试论节能技术在水利工程设计中的应用

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　　【摘 要】本文从水利工程的特点出发，分析了水利工程设计中的节能，针对节能技术在水利工程用电设备方面的应用进行探究，并阐述了水利工程中供电方案的节能设计。
　　【关键词】水利工程；节能技术；设计运用
　　引言：
　　改革开放以来，随着我国科技的不断进步和经济的快速发展，水利工程企业得到了很好的发展机会。而随着水利工程项目如雨后春笋般的增加，施工企业的工程设计成了一个备受关注和研究的问题。同时，各种新型的、先进的技术逐渐在水利工程的建设中得到广泛应用，节能技术是目前尤为新型、先进的技术，其在水利工程的工程设计中自然得到广泛的应用。
　　一、水利工程的特点分析
　　1、运输成本较高。水利工程的材料供给基地偏远，延长了采购运输路径，使得运输成本明显增高。
　　2、施工难度大。由于水利工程施工常面临隧洞开挖、石方爆破、高空、水下等作业环境，增加了施工难度，降低了施工安全性，为确保顺利开展施工，提升施工质量，降低施工成本，必须强化施工质量管理。另外，由于地质、气象等自然因素影响，增加了工程施工难度。
　　3、季节影响较大。随着季节性影响，洪水、汛期等因素，严重影响了工程施工，施工强度明显高于一般建筑工程，技术工种繁多，施工量较大。在洪水期时，洪水灾害严重影响了某些单位施工，极大降低了施工安全性。
　　4、施工对象的多样性、复杂性。对于水利工程，由于施工流程较为复杂，施工环境恶劣，进而增加了施工难度。某些施工单位采取爆破施工方式，以提升施工效果。然而在爆破时，安全问题对爆破效果的制约较多。某些施工单位在基坑开挖时，未给予有效安全支护，极大降低了安全施工效果。由于水利施工的操作较为复杂，安全施工并未贯穿于施工各环节，进而引发诸多安全事故[1]。
　　二、水利工程设计中的节能分析
　　1、强化水利工程的自排能力
　　通常情况下，河道、水闸的结构特征和水系安排决定了水利工程的自排能力。目前，水利工程已经依据自身的实际情况创建了健全的防洪防涝措施，水系安排也得到了进一步的优化。在比较节能技术的实用性、经济性以及安全性之后，合理地选择适当的水闸孔宽度和河道断面。这样不仅可以减少泵站的建设量，还可以充分利用闸后和闸前之间存在的水位差距来开关闸门，然后经过水利工程的自排来满足调水和排涝防洪需要。
　　2、合理的布设泵闸
　　仅仅是凭借着水利工程的自排能力是不可能满足水利工程的排涝防洪以及调水需求的，而要想达到这一效果，就需要设置和水利工程自排能力相符合的泵站。
　　3、采用绿化带来增强河道的防洪能力
　　在对传统的防汛墙进行设计时，通常是设计成治理结构，因为采用这种结构能够最大限度地减少河道的占地面积。但是，随着人们对自然环境保护和生态建设逐渐加强重视。如今，在建设河道时都需要在河道两侧布置绿化带，以便通过增添绿化带来高效地缩减排水时间，并增强河道的防洪能力。同时，也可以在一定程度上满足生态建设的需要，而最为重要的是可以节约很多能源[2]。
　　4、采用信息技术来进行科学、合理的调度
　　目前，随着我国经济的发展，为满足社会发展的需要，我国已经建立了许多水利工程。倘若能够及时地依据天气情况而对水利工程进行合理、科学的调度，就能够在很大程度上提升水利工程的防洪和调水能力，从而达到缩减排水时间和节能的目的。但是，这一工程是非常复杂的，倘若仅仅是依赖人工调节是很难实现的。因此，就需要借助信息技术，即通过建立防洪和水资源监控系统，采用集散控制的方式，应用计算机网络技术来进行统一的调度并给予及时的控制，从而提高水利工程的反应速度，并达到优化工程运行结构、缩减经营成本的目的。
　　三、节能技术在水利工程用电设备方面的应用
　　1、提升泵站装置的使用效率
　　通常情况下，泵站装置的使用效率是指从泵站的进水口到出水口之间所有装备的使用效率，它是与多个因素相关的参数，比如说进出水的流道、闸门等因素。而在这里最重要的是通过科学、合理的设计来降低进出水流道的能源损耗。
　　2、选择合适的水泵和电动机的连接方式
　　水泵和电动机的连接方式一般有齿连和直接两种，其中，齿连就是经过齿轮的变速箱把水泵和电动机连接起来。在变速箱的帮助下能够使用高速电动机，有效率较高、体积小的特点。但是，因为增添齿轮变速会使得能源消耗较大，由此会导致其能源消耗和直接连接相比增加2%到3%，此外，其噪音也比较大。而直接连接就是将水泵和电动机直接连接起来形成水泵电动机组，而直接连接方式需要水泵和电动机的转速基本保持一致。此外，因为大中型轴流水泵的转速通常比较低，所以，与它配套的电动机也要对应地采用低速的转动机。
　　四、水利工程中供电方案的节能设计
　　1、选择合适的供电方案
　　一般而言，水利工程泵站的主水泵的电动机容量都很大，所以从经济方面和技术方面综合进行考虑，新水利工程的规范要求，当容量少于250kW时，电动机要选择高压电动机。之前，电动机一直都是采用电压级别为6kV的电动机，而我国电网的电压是10kV，因此，水利工程必须要设置6-10kV的变压器。而为了满足大中型的电动机在启动时降压的要求，变压器的容量就需要大于采用电动机的总容量。近几年来，伴随着我国制造业水平的不断提高，10kV的电动机也逐渐得到了认可。由于使用电压为10kV的电动机时，电动机的启动对电力系统的冲击很大，所以，供电机构对使用10kV的电动机保持着很慎重的态度。而随着区域电网容量的增大，这种影响变得越来越小，可以说只要经过合理的配置，电动机启动时对电网的冲击就可以合理地控制在供电机构所允许的范围内。而在得到供电机构的同意后，在进行水利工程泵站的设计时，对于350到630kW的电动机，就会先考虑使用电压为10kV的电动机。如此一来，就不仅仅节约了供电费用、变压器设施、高压配电设施等水利工程费用，也在很大程度上简化了水利工程的运行管理，并减少了变压器的能源消耗[3]。
　　2、合理地配置变压器
　　在水利工程泵闸的设计过程中，如果电动机的容量在250kW以下时，就需考虑选择电压为380V的电动机。又因为泵闸电动机的用电量很大，所以必须要设置专用降压变压器。一般情况下，泵站用电也是由该变压器提供的，但是使用总变压器给泵站供电明显是不科学的。因此，在选择此类泵站的供电方案时，需要另外配置变压器，由该变压器给泵站供电。虽然这样一来，水利工程的投资会有所增加，但是在很大程度上避免了大型电机在启动及停止时带来的冲击，并提升了供电的可靠性，此外，还可以节约很多能源。
　　结束语
　　近年来，节能技术在水利工程设计中得到了较为广泛的应用，这就使得水利工程的建设符合我国目前经济建设发展的方向，也满足我国经济建设发展的需求，同时使我国水利工程建设朝着更为节能更为高效的方向前进。
　　参考文献：
　　[1]刘爱军.关于水利工程节能设计中几个问题的探讨[J].中国农村水利水电，2010（01）：88-92.
　　[2]刘后虎.水利工程设计中存在的问题及改进措施[J].中国高新技术企业，2010（13）：107-109.
　　[3]曲格平.环保产业与循环经济[J].中国轻工业出版社，2012（12）：56.
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