高扬程提水泵站设计探析
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摘 要：文章主要探析了高扬程提水泵站如何合理设计，首先分析了高扬程泵站耗能大的主要原因，包括两个方面的内容：设计不合理、机泵组件搭配不合理、设备严重老化、管理不善，之后探讨了高扬程提水泵站如何合理设计、实现节能降耗的有效途径，主要包括四个方面的措施：合理设计、合理选配泵站设备、采用科学合理地节水灌溉模式、希望能够为以后的研究工作提供一些参考。
关键词：高扬程;提水泵站;节能降耗
一、高扬程泵站耗能大的主要原因
（一）设计不合理
很多已建泵站，由于对水源选择缺乏水量平衡分析、扬水管径计算不合理，导致建成后无水用或用水量不满足等现象，造成建成后的泵站不能发挥效益，甚至建成后就报废。
（二）机泵组件搭配不合理
在很多高扬程提水灌区经常会出现一些不合理地水泵设备组合现象，其中最为常见的就是“大马拉小车”式的组合。出现这种现象的主要原因是：一部分高扬程提水灌区泵站在建设的过程中与之相匹配的设备机型缺乏，在这种情况下为了能够继续运行该机泵系统，只能采用较大功率的设备，或者将多个设备拼凑起来使用，又或者设计人员在设计过程中所选的设计系数过于保守，导致只能选用功率偏大的机型。无论以上哪一种原因，都会导致机泵组件的搭配不合理，从而使水泵的工作效率降低，最终使高扬程提水灌区泵站的能源消耗大幅增加。
（三）设备严重老化
很多地区建成高扬程提水灌区泵站之后，经过长时间的使用再加上工作人员不注意维护包括水泵在内的相关设备，从而导致设备出现严重的老化。对于这种长期使用的设备来说，无论哪个方面、何种形式的老化都会大大降低设备的工作效率。比如，设备管道生锈后不对其进行处理，就会导致管道越来越窄，增加管道内水流的阻力，从而导致水泵运行的能耗大幅增加;而相关设备在水中杂物的长期磨损下，会增加水泵轴负荷;另外，水泵在运行过程中会降低过流效应，从而大幅增加整个系统所消耗的能源。
（四）管理不善
提水泵站建成后，在风调雨顺的年景根本无人使用，因此存在有人建无人管的现象。一到干旱需要使用时，设备因长时间无人使用维护造成损坏或老化。
二、高扬程提水泵站实现节能降耗的有效途径
（一）合理选择水源
首先要通过用水人口或灌溉面积确定用水规模，选择能够满足需水量的水源，在南方地区生活用水水量一般选择100L/d，灌溉用水根据可根据灌溉定额确定，缺水地区可根据《雨水集蓄利用工程技术规范》（SL267—2001）的规定，结合项目区的地理、地形、气候条件，玉米等旱地作物灌溉次数1～2次定额30～60m3/hm2，双季蔬菜、果树150～180m3/hm2，一季水稻300～400m3/hm2（非充分灌溉）。集雨灌溉供水保证率50%～75%。
（二）合理选配泵站设备
要想有效提高高扬程提水灌区泵站的运行效率，首先要重视合理选配泵站设备和各种组件，所选择的水泵型号必须与相关的设计参数相一致，同时还要能够与当地实际的环境特点和水质特点等相适应。除此之外，水泵的抗老化和抗磨损能力也要特别注意，在使用过程中要进一步强化设备检修工作，只有这样才能够使泵站设备的长期稳定运行得到充分地保障。
（三）采用科學合理地节水灌溉模式
高扬程提水灌区泵站的特点非常明显，即高扬程、高能耗以及高成本。在这种情况下为了使高扬程提水灌区泵站的工程能耗和运行成本最大限度地降低，可以对灌区农田的灌溉模式进行改进，使其更加地科学合理，从而减少用水量，使灌溉面积进一步扩大，这样能够使泵站的提水量减少，进而使泵站的能耗降低。总的来说，对灌区农田的灌溉模式进行改进，能够使水资源的利用率大幅提高，这对的当地农业经济的发展具有很大的促进作用。
（四）合理设计沉淀池
水中往往含有多种杂物，其中最为主要的就是泥沙。在这种情况下，要想使高扬程提水灌区泵站的运行效率得到有效的提高，并使泵站的能源消耗进一步降低，就必须把水中泥沙等杂物对泵站的影响控制在最小的范围内。需要注意的是水中的泥沙往往混有很多黏性物质和有机物，在这种情况下如果遇到碱性水质，这些物质就会和泥沙结合形成大小不一的固体颗粒，而随着水流滚动的颗粒会越来越细小，非常容易渗入相关设备中，从而对设备的正常运转造成不良影响，进而使设备的运行效率大幅下降，同时还会严重威胁到设备的安全运行。因此，在建设高扬程提水灌区泵站的过程中，还要注意将相应的沉积池设置在水泵的进口处，这样能够使泥沙对设备的影响和破坏最大限度地降低。另外，已经落入沉积池的泥沙在重力作用下不会再流入水泵中，从而使流入的泥沙含量大幅减少，这为水泵的顺利运行提供了有效有效的保障。除此之外，还可以将沉积池中的泥沙收集起来再利用，从而真正做到充分地利用各类资源。
（五）改进优化管路设计
对于泵站的运行来说，管道设计的改进和优化非常重要。首先要对管道管径进行合理地选择，合适的管径能够使能源损耗减少，进而使运行成本降低。如果选择的管径偏大，虽然能够使水流阻力降低、能源消耗降低，并使腐蚀和磨损现象减少，但是却会大幅增加整个管道的建设成本;如果选择的管径偏小，则刚好与之相反，会加大能耗，提高泵站的运行成本，并且会进一步加大管道和相关设备的腐蚀和磨损风险。因此，在设计管道管径的过程中，一定要根据实际情况对各种因素进行充分地考虑，如果只重视当前的施工成本，必将对工程项目的质量造成严重的影响，进而使工程项目的使用寿命大幅缩短。管道管径的设计应该在保证其科学性和合理性的前提下，选择更加经济的方案，这样既能够使管道建设的成本减少，又能够使管道的质量、使用寿命以及运行效率得到充分地保障。除此之外，还要注意合理选择管道的材质。要通过测量扬水管长、落差，合理计算抽水流量，可根据公式D=计算管径，根据压力合理选择管材料，管壁厚度，验算经济流速v=Q/π（D/2）2是否满足设计。
（六）建立健全管理机制
在很多缺水地区建高扬程的水站，可以把农村生活用水与灌溉用水相结合起来，在不需要灌溉用水的时期，用于生活用水，明确在干旱时确保供给灌溉用水，一是育苗用水免费供给，但要计量进入年度报告公示，事实上供给的保苗水已进入总体水价;二是灌溉用水，每户一个计量水表，实行减半收费，如遇较大旱情，政府运用抗旱经费给予补助。
三、结束语
总而言之，高扬程提水灌区泵站的运行效率会直接影响到当地的人民群众的生活和农业的进一步发展，因此现阶段必须针对高扬程提水灌区泵站存在的问题进行充分地研究和分析，并在此基础上及时采取合理有效的措施加以解决，从而有效降低泵站的能源消耗和运行成本，进而推动当地的经济发展。
参考文献：
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