浅谈水利工程节能设计中的几个问题

浅谈水利工程节能设计中的几个问题浅谈水利项目节能设计中的几个问题

中图分类号：TV21文章编号：1009-2374〔2022〕17-0114-02DOI：10.13535/jki.11-4406/n.2022.17.055

随着我国社会经济的快速开展，我国的能源紧缺问题变得越来越突出，因此依托先进的科学技术降低各项生产的能耗，是社会实现可持续开展的重要要求之一。水利项目作为促进我国国民经济开展的重要组成局部，无论是建设规模还是建设数量都得到了很大的提升，因此水利项目设计体现“节能〞宗旨是十分必要的。总体而言，水利项目节能设计不仅需要结合当前的法律规章制度进行编制，同时还需要结合项目的实际情况对项目能耗进行分析，并结合建设要求进行合理的选址。此外，还应对供电计划进行节能设计，包括供电的方式的设计以及供电设备的选择等。为了使水利项目节能设计更加直观化，本文结合实际的项目案例进行分析。

1项目概况

某水库的主要任务是用来灌溉以及为该地区提供饮水。该水库设计灌溉的面积为40500亩，需要解决43000人以及1万多头牲畜饮水需求。本项目水库设计等级为三级，设计库容量约1350万m2。

此外，该项目设计概况为：建坝型碾压砼重力坝1座，大坝底高程为1138m，坝顶的高程为1187m，最大坝高为49m，坝顶宽度为6m，坝顶长度为142.85m。此外，坝顶溢流，其进口净宽为30m，堰顶高程为1182m，该水库末端设挑流鼻坎，使水流向下游挑射，提水泵站2座，其装机容量为847kW，灌溉渠道为22.34km，灌溉管道为65.85km。

2能耗分析

本项目主要能耗程序是水泵从渠道内提水至高位水池这一工序，其中主要波及电能与势能之间的转换，因此该项目的主要能耗是电力。

因此，结合相关理论公式，对该工程的综合能源耗费计算如下：

项目年综合能耗=〔机电设备能耗+线损〕+汽油能耗+柴油耗费=电力耗费+汽油耗费+柴油耗费=528.61+2.914+3.237=534.76tce

该水库单位电耗=年电耗量/产品年总产量=430.12/1407=0.306kW《h/m3

综上，本水库项目的单位综合能耗计算为：

年综合能耗/产品年总产量=447070kgce÷1407万m3=0.038kgce/m3

该工程线损率=线损总量/电能耗费总量×100%=3.247÷430.12=0.75%

3项目机电设备的配置

结合能耗分析，该水利项目的机电设备型号与配置见表1所示。

该水利项目主要耗能为电能、汽油、柴油，其中年耗电量为1697160kW《h，主要用能为提水水泵〔1460000kW《h〕、坝区闸门〔600kW《h〕、辅助机电设备〔25920kW《h〕、照明〔28800kW《h〕、线损〔181850kW《h〕；年耗费汽油量2t以及柴油量2.2t，主要是用来维持柴油设备的正常运作。在该项目规划中，一级、二级、三级提灌站水泵的型号分别为300JC-10.5×9、DFSS80-270B、CDL32-50；装机分别为5×90kW〔1备4用〕、5×75kW〔1备4用〕、装机为2×11kW〔1备1用〕；设计流量分别为210m3/h、192m3/h、32m3/h；设计扬程分别为94.5m、85m、67m；电动机功率分别为90kW、75kW、11kW；电动机效率分别为76.5%、75.2%、82%。水库房屋建设包括3座泵房、2座闸室和1座管理房，总面积约1378m2。

4项目选址设计优化

在制定水库计划时，选址是至关重要的环节，因此在不考虑地质因素的情况下，主要需要考虑如下三点：其一，项目区域内应有地形为口袋型的可以用来处理储水的洼地或是盆地。因为腹地宽阔，库容量就比拟大；其二，水库大坝应建于峡谷较窄处或者等高线趋于闭合的地段，可以大大减少大坝建设投资，降低本钱，以及确保大坝的平安；其三，水库应建在较高位置，以减少闸门数量的同时，提高排水系统修建的效率。

5水利项目的节能措施

通过上文分析，该项目的主要能源耗费为电能，因此本文主要对电能计划进行优化。

5.1供电计划的节能设计

由于本项目的主要能耗为电能，因此要实现水利项目的节能宗旨以及高效应用。本文倡议可以从下列三点方面进行设计优化：

5.1.1选择直网供电。一般情况下，水泵电动机都拥有较大的功率。所以，在设计中，假设水库容量>250kW，倡议设计采用高压电动机。根据资料说明，大多项目使用电压等级为6kV的电动机，但是我国电网的电压普遍为10kV。因此，在水利项目水泵的选用中，通常设置了降压变压器，不仅增加了项目建设的本钱，而且在紧急情况下会导致排水系统排水量缺乏。鉴于这一问题，可以优选10kV等级的水泵电动机，进行直接联网运行。这一计划不仅能够降低项目建设的本钱，还简化了水利项目管理的内容，此外还大大降低了强排过程中的能耗。

5.1.2合理配置变压器。根据以往大量的水利项目实例说明，采用的电动机都会耗费大量的电能，因此需要通过降压变压器维护正常运作。一般情况下，只有在比拟紧急的条件下，才会启动排水泵站，换而言之，排水泵站使用的频率虽然较少，而水利项目站每天都需要耗费电能。因此，为水利项目设计供电计划的时候，倡议增设站用变压器，这一举措虽然会增加项目建设投资，但对于保障供电的稳定有积极的作用，而且在一定程度上可以节省电能耗费，是一项长远的开展措施。5.1.3采用就地补偿。其实很多地理条件以及环境因素都会使水利项目受到不同程度的影响，所以可以选择大型异步电动机进行作业。虽然难以满足供电公司的要求。但是在这种情况下，往往可以采用“集中补偿〞进行功率补偿。调查说明，在水利项目中，需要予以功率补偿的电动机大约有85%以上。所以，本文倡议在设计中采取就地补偿技术，使电动机就地并联补偿电容柜，然后选择防爆型电容器，并串联电抗器以限制电流冲击。

5.2用电设备节能设计

5.2.1合理选择水泵。在当前的水利项目建设中，以大型轴流样式水泵应用最多。这一类型的水泵有多种系列，能够适应多种工况。而在设计中，应该注重的是选择合理的水泵，结合实际需求，对水泵的各项参数进行分析，包括水泵的泵型、转速等，最好选择具有高效作业能力的水泵。

5.2.2采用直连方式。通常，水泵与电动机的连接方式有两种，即直连方式和齿连方式。齿连方式也就是通过齿轮变速箱将水泵与电动机相连接，因此可以选择高速电动机。而直连方式那么是水泵、电动机之间直接相连，两者转速一致，一般情况下，大中型轴流水泵转速要相对较低，因此与之配套的电动机也应保持低度。总体来说，出于日常维护与本钱控制，直连方式更加经济划算。

6节能优化设计后的应用效果

本水利项目分别在电气设备选择、水利机械选择、生活消防、建筑选材等诸多方面应用了节能措施。采取统计算法可以得知，该项目每年可节约40万kW《h电量，以0.9元/kW《h的规范收费，每年可以节约36万元。通过分类计算，本项目在管理上以及才能措施上投入的本钱均比拟低，所以经济投入较小，而且产生的经济效益要远远大于技能投入的本钱。

7结语

节能设计作为水利项目建设中一个全新的论题，在现有的国家规章制度下，受到了越来越广泛的重视。在实际的水利项目技能设计中，应当结合水利项目的实际情况与特征，针对性地提出节能措施，不仅是水利项目设计