何 平
(梓潼縣農(nóng)業(yè)局 622150)
加速電灌站改造是降低能耗和成本的有效途徑
何 平
(梓潼縣農(nóng)業(yè)局 622150)
加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村機(jī)電提灌站節(jié)能技術(shù)的研究,加速對(duì)一批老骨干電灌站的技術(shù)改造是降低能源單耗,降低抽水成本的有效途徑,是增強(qiáng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)后勁的一項(xiàng)重要措施。它具有花錢少,效果大的突出優(yōu)點(diǎn),不僅可以降低電灌站的抽水成本,增加積累,促進(jìn)其自身發(fā)展,而且可為國(guó)家節(jié)約較多的電力,緩和能源緊張局勢(shì)。實(shí)在是一舉兩得的大好事。我們工作在農(nóng)村機(jī)電提灌事業(yè)前沿的專業(yè)技術(shù)管理和設(shè)計(jì)及建設(shè)者,必須堅(jiān)持做下去。
電灌站改造;節(jié)能;降低成本; 提高生產(chǎn)效率
我縣農(nóng)村機(jī)電提灌站共有881處,總裝機(jī)容量 2.832萬(wàn)千瓦,設(shè)計(jì)灌溉面積28.49萬(wàn)畝,提水保栽灌溉面積22.37萬(wàn)畝,其中:水稻16.57萬(wàn)畝,占水稻總面積的62.53%。電灌站效益發(fā)揮的程度直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)是否穩(wěn)定、高產(chǎn)。
我縣電灌站使用20年以上的有1.463萬(wàn)千瓦,占總裝機(jī)容量的51.66%,這部分電灌站存在以下幾方面的問(wèn)題:
1、60~70年代建站的忽視設(shè)計(jì)的重要性,往往是邊設(shè)計(jì)邊施工,有些設(shè)計(jì)實(shí)際是采用估計(jì),對(duì)于投資與運(yùn)行費(fèi)用缺乏方案對(duì)比,造成效率低,成本高。如像長(zhǎng)卿鎮(zhèn)大佛寺電灌站一臺(tái)12SH-9A型水泵,銘牌流量720立方米/時(shí),實(shí)際出水量326立方米/時(shí),僅為銘牌流量的45.30%,能源單耗高達(dá)8.73度/千噸·米,效率只有31.20%。像這樣一類情況在我縣有25%左右,多數(shù)站的效率在40~48%之間,沒(méi)有達(dá)到國(guó)家規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn),既浪費(fèi)了能源,又提高了成本,同時(shí)加劇了用電的緊張局勢(shì)。
2、部分站在建站時(shí)期,或由于缺乏資金,或由于器材所限,“就地取材”、“因陋就簡(jiǎn)”,造成運(yùn)行不正常、出水量小、電能消耗大,這種情況主要表現(xiàn)在:
(1)、兩站共用一臺(tái)變壓器。低壓線太長(zhǎng),造成電壓低,機(jī)組啟動(dòng)困難,不能連續(xù)運(yùn)行,很大一部分電能浪費(fèi)在低壓架空線路上。
(2)、石頭管道替代鋼鑄管。這種管材糙率高,阻力大,它的損失揚(yáng)程是同口徑鋼鑄管的4~8倍,加之年久風(fēng)化破裂,管路效率僅為40~50%左右,嚴(yán)重者已無(wú)法使用。
(3)、設(shè)備陳舊。絕緣老化,水泵嚴(yán)重磨損。多年來(lái),由于重建輕管,不重視維修、保養(yǎng),沒(méi)有認(rèn)真按經(jīng)濟(jì)規(guī)律辦事,造成設(shè)備的性能指標(biāo)下降,技術(shù)狀況惡化,缺乏更新改造的資金,修修補(bǔ)補(bǔ)過(guò)日子,今天這故障,明天那又壞,維修費(fèi)達(dá)電費(fèi)的三分之一以上,個(gè)別站甚至大于電費(fèi)。農(nóng)民負(fù)擔(dān)重,電灌站虧損大。
(4)、配套不夠合理。多級(jí)提灌,各級(jí)流量配合不當(dāng),造成水和電的浪費(fèi)。
歸納起來(lái),我縣一批老骨干電灌站存在的問(wèn)題可概括為兩高兩低,即:能耗高,成本高;效率低,效益低。
如何改造這類電灌站,希望改造后達(dá)到什么效果,從哪些方面入手?這是我們改造電灌站的主攻方向。
當(dāng)前能源緊缺,我們把節(jié)能降耗,提高效率作為技術(shù)改造設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想和中心研究課題,實(shí)質(zhì)上也就是解決一批老電灌站最突出的兩高兩低的矛盾。
電灌站的效率由動(dòng)力機(jī)效率、傳動(dòng)效率、水泵效率、管路效率和進(jìn)出水池效率等五項(xiàng)效率的乘積所構(gòu)成。
運(yùn)用泵站測(cè)試技術(shù)抽樣測(cè)試表明,影響泵站效率因素最大的是水泵效率和管路效率。
根據(jù)這種情況,我在電灌站技術(shù)改造設(shè)計(jì)中,把提高水泵效率和管路效率作為重要研究?jī)?nèi)容。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),我縣電灌站大多是JO2型系列的電動(dòng)機(jī),這類電動(dòng)機(jī)即使使用多年,它的效率仍然基本穩(wěn)定在原指標(biāo)上,與目前推薦使用的Y系列節(jié)能電動(dòng)機(jī)比較,平均效率只低0.41%。鑒于此,除對(duì)早就過(guò)時(shí)的J、JO系列高能耗電動(dòng)機(jī)淘汰外,對(duì)于JO2型電動(dòng)機(jī)一般采用修復(fù)的辦法,力爭(zhēng)用有限的資金辦較多的事。
另一個(gè)較突出的問(wèn)題是,部分站低壓線太長(zhǎng)。除啟動(dòng)困難外,線路損耗很大,因此,我在考慮提高泵站效率的同時(shí),兼顧考慮提高低壓傳輸線效率和變壓器效率。
自2013年以來(lái),我縣先后改造、修復(fù)和更新電灌站77站,裝機(jī)容量3707千瓦,改造更新機(jī)組77臺(tái)套,更換長(zhǎng)距離低壓線9680米為高壓線,總投資1548萬(wàn)元。其中:自籌資金387.37萬(wàn)元,國(guó)家解決1160.63萬(wàn)元,77個(gè)站經(jīng)技術(shù)改造,取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1、出水量增大,泵站效率提高。出水量由技術(shù)改前的18250.3立方米/時(shí)增加到23718.09立方米/時(shí),增大29.96%。泵站效率加權(quán)平均值由技改前的46.94%提高到63.26%,效率提高16.32%,超過(guò)部頒標(biāo)準(zhǔn)的54.4%。
2、灌溉效益提高。灌溉面積由技改前的5.39萬(wàn)畝恢復(fù)和擴(kuò)大到10.62萬(wàn)畝。其中恢復(fù)10.31萬(wàn)畝,擴(kuò)大0.65萬(wàn)畝。在保證灌溉原有面積的同時(shí),恢復(fù)擴(kuò)大97.1%。
3、灌區(qū)增產(chǎn)增收。改造后的電灌站,根據(jù)三年統(tǒng)計(jì),年增產(chǎn)糧食 19809.19萬(wàn)斤,增加產(chǎn)值7085.89萬(wàn)元。為改造投資的15.97倍,畝平增產(chǎn)糧食299.6斤,人平增收69.32元。按照灌區(qū)農(nóng)民增產(chǎn)增收計(jì)算,當(dāng)年就收回了全部投資。
4、降低抽水成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。技改后,能源單耗由 5.79度/千噸·米降低到4.30度/千噸·米,每百立方米水節(jié)電5.8度,成本平均下降45.21%,收費(fèi)平均下降18.8%,年總提水量1209.13萬(wàn)立方米,節(jié)電69.9萬(wàn)度,減少電費(fèi)支出3.5萬(wàn)元。由技改前年虧損2.34萬(wàn)元轉(zhuǎn)為技改后年盈余3.29萬(wàn)元。節(jié)約的電能如果用于工業(yè),按每度電創(chuàng)產(chǎn)值4.5元計(jì)算,年可為國(guó)家增創(chuàng)產(chǎn)值314.6萬(wàn)元,也為國(guó)家,為社會(huì)作出了貢獻(xiàn)。
5、節(jié)水效益大。主要體現(xiàn)在兩級(jí)提灌的工程中,技改后達(dá)到了水量平衡,減少了水的浪費(fèi)。改造后流量增大,縮短了灌溉時(shí)間,減少了渠道滲漏損失。經(jīng)計(jì)算,年節(jié)約水量168.51萬(wàn)立方米,節(jié)約的水量相當(dāng)于新建一座小(1)型水庫(kù)。
因此,有計(jì)劃的對(duì)這部分電灌站進(jìn)行逐年技術(shù)改造,維修和更新,恢復(fù)其青春活力,是進(jìn)一步發(fā)揮現(xiàn)有提水機(jī)械的作用,增強(qiáng)農(nóng)業(yè)后勁的一項(xiàng)重要措施。它具有投資少,見效快,并可為國(guó)家節(jié)約大量電能的突出優(yōu)點(diǎn)。
下面著重談?wù)勎铱h北灘寺、長(zhǎng)梁河、青林扁三站技改后所取得的成果:
(一)、北灘寺電灌站
該站地處我縣潼江岸邊,建于一九六九年,到二0一三年已使用44個(gè)年頭,灌溉面積6210畝,常年灌溉4800畝。二0一二年運(yùn)行了1278小時(shí),維修就耽誤696小時(shí),在嚴(yán)重干旱的七月份,停機(jī)修理14天,斷續(xù)運(yùn)行9天,又檢修58小時(shí),一月之內(nèi)就耽誤394小時(shí)。當(dāng)年減產(chǎn)71.12萬(wàn)斤,嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)增收。
該站揚(yáng)程84.85米,串聯(lián)安裝水泵2臺(tái),電動(dòng)機(jī)2臺(tái)435千瓦,實(shí)出水量833立方米/時(shí),能源單耗5.68度/千噸·米,泵站效率僅47.9%,由于水泵嚴(yán)重磨損、汽蝕,效率下降,能耗增加,成本上升。二0一二年光維修費(fèi)就花去6493元,不計(jì)大修提存。每千噸水的成本為33.71元。計(jì)算大修提存則高達(dá)39.28元。群眾負(fù)擔(dān)重,電灌站虧損大。
原水泵吸水揚(yáng)程只有2.5米,安裝高程僅略高于正常水位。由于施工質(zhì)量差,墻體漏水嚴(yán)重,稍一漲水,機(jī)器就被淹沒(méi)。電器設(shè)備受潮,干燥工作既繁重又費(fèi)時(shí),嚴(yán)重影響抽水,枯水期又由于吸程過(guò)高,葉輪汽蝕嚴(yán)重,流量減小,甚至機(jī)組產(chǎn)生抖動(dòng)。
其中一臺(tái)300千瓦的電動(dòng)機(jī)由于沒(méi)有起動(dòng)器,多年來(lái)用一臺(tái)22千瓦的電動(dòng)機(jī)先行拖動(dòng),然后再接通電源。這一方法雖然解決了以前的直投影響其它用戶和變電站油開關(guān)動(dòng)作問(wèn)題,但它既不經(jīng)濟(jì),又不安全,操作管理很不方便,每次起動(dòng)操作人員都很緊張。
根據(jù)上述存在的問(wèn)題,我經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比后,提出了改兩臺(tái)機(jī)組串聯(lián)安裝為四臺(tái)機(jī)組兩兩串聯(lián)后并聯(lián)運(yùn)行。選取250S39和250S65型水泵各兩臺(tái),總裝機(jī)417千瓦,較原設(shè)計(jì)減少18千瓦。
該站改造后,出水量增至1143立方米/時(shí),能源單耗降為4.12度/千噸·米,較改造前下降27.46%。二0一三年在江河斷流的情況下仍抽水1287小時(shí),提水146.08萬(wàn)方,恢復(fù)灌面3660畝,節(jié)約電量19.08萬(wàn)度,電費(fèi)1.11萬(wàn)元。二0一三年只花維修費(fèi)233元,盈余7185元,改造后抽水成本較上年下降27.91%,減輕了農(nóng)民的水費(fèi)負(fù)擔(dān),增加了泵站資金積累。
該站改造后,除取得上述效果外,尚比原方式有以下優(yōu)越性:
1.水泵吸水揚(yáng)程由2.5米增加到6.2米,提高安裝高程2.2米,加大吸水深度1.5米,提高了防洪能力,增加了在大旱之年多提水的可能性。
2.取締了多年來(lái)先用附設(shè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)水泵——電動(dòng)機(jī)組再行接通電源的不科學(xué)不安全的起動(dòng)方式,改用軟起直投和自藕降壓?jiǎn)?dòng)的方式,操作簡(jiǎn)單,安全可靠。
3.裝機(jī)容量由435千瓦減至417千瓦,有利于日后配換新系列變壓器。
4.一套機(jī)組有故障時(shí),另一套機(jī)組可照常運(yùn)行。
(二)、寶石鄉(xiāng)長(zhǎng)梁河電灌站
該站兩級(jí)提水,揚(yáng)程分別為30.91米和24.78米,安裝155千瓦和100千瓦電動(dòng)機(jī)各一臺(tái),建于一九六六年,使用石質(zhì)輸水管,摩擦系數(shù)大,漏水嚴(yán)重,能源單耗平均值達(dá)5.99度/千噸·米,站平均效率45.4%。加之兩級(jí)站流量相差14%,造成水和電的浪費(fèi),另一個(gè)影響抽水的嚴(yán)重問(wèn)題,兩級(jí)站共用一臺(tái)變壓器,低壓線長(zhǎng)達(dá)800米,電機(jī)起動(dòng)十分困難,運(yùn)行電壓常在310伏以下,除抽水流量很小外,對(duì)電動(dòng)機(jī)的使用極為不利,而更可惜的是白白地讓電能消耗在架空線路上。
該站改石管為鋼管后,一級(jí)站出流量833立方米/時(shí),二級(jí)站出流量864立方米/時(shí),分別比原增加 207立方米/時(shí)和 271立方米/時(shí),能源單耗降至 4.52度/千噸·米。一、二級(jí)站效率分別提高到57.4和64.3%。二0一四年運(yùn)行1074小時(shí),抽水節(jié)約電量6.06萬(wàn)度。改低壓線為高壓線節(jié)約線損2.32萬(wàn)度。共為國(guó)家節(jié)電8.38萬(wàn)度,恢復(fù)灌面1690畝。
(三)、東石鄉(xiāng)青林扁電灌站
該站鑄鐵管破裂,輸配電線路電壓過(guò)低。建于一九六六年,管道經(jīng)常發(fā)生破裂,群眾意見多,站上很惱火。二0一四年年支出修理費(fèi)8680元。由于管道經(jīng)常破裂,供水間斷,灌面由3550畝減到1050畝。能源單耗8.73度/千噸·米,泵站效率31.2%,百方水成本4.13元。二0一四年雖然運(yùn)行1066小時(shí),仍然虧損4080元。
該站更換效率很低的12SH-9A水泵一臺(tái)為300S58A,換鑄鐵管260米為14吋PE1.6MPa管。改造后實(shí)出水量769立方米/時(shí),較原增加1.37倍,能源單耗陡降至4.02度/千噸·米,泵站效率提高到67.6%。二0一五年運(yùn)行1250小時(shí),節(jié)約電量20.87萬(wàn)度,成本降到1.85元/百方水,扣除大修提存和折舊費(fèi),可盈余956元。如果按上年的核算方法,不計(jì)大修提存和折舊費(fèi),則有余額3850元。
我結(jié)合本縣實(shí)際,從以下幾個(gè)方面做好電灌站技術(shù)改造工作。
(一)、做好改造計(jì)劃。我縣電灌站需要改造的數(shù)量大,所需資金多。在當(dāng)前國(guó)家財(cái)力有限,農(nóng)民還不夠富裕的情況下,要在短期內(nèi)完成這一工作是不行的,只能有計(jì)劃有步驟的分期分批實(shí)施。為此,我在編制改造計(jì)劃時(shí),一是根據(jù)近年來(lái)掌握的情況。二是自已與本股站工程技術(shù)人員實(shí)地測(cè)試考察設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀、實(shí)灌面積、效益發(fā)揮情況,然后比較站齡、設(shè)備完好率、灌面大小、資金積累多少,按照輕重緩急排隊(duì),進(jìn)行規(guī)劃、步署。分為三類。第一類為灌面大,嚴(yán)重影響灌溉亟待改造的;第二類為效率低但還可以緩一步的;第三類為效率不很低,加強(qiáng)維修尚可使用一定年限的。三是抓住現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展機(jī)遇,進(jìn)行電灌站改造計(jì)劃。經(jīng)過(guò)具體分析論證,我在2015年1月按編制分類設(shè)計(jì),把全縣需要改造的電灌站,擬2020年“十三五”規(guī)劃:梓潼縣農(nóng)村機(jī)電提灌站新建和技術(shù)改造項(xiàng)目匯總申報(bào)表形式上報(bào)省、市縣級(jí),列入“十三五”規(guī)劃項(xiàng)目工程中實(shí)施改造。
(二)、資金來(lái)源堅(jiān)持以爭(zhēng)取國(guó)家項(xiàng)目建設(shè)資金結(jié)合自籌為主的原則。多年來(lái),由于重建輕管,沒(méi)有認(rèn)真進(jìn)行成本核算,片面認(rèn)為抽水費(fèi)用就是電費(fèi)和人員工資,形成好些電灌站沒(méi)有什么積累,針對(duì)這種情況,二0一三年以來(lái)縣府和局股所站多次召開會(huì)議,專題研究電灌站改造問(wèn)題,在鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、村社干部會(huì)議反復(fù)闡明改造電灌站的重要性。強(qiáng)調(diào)資金來(lái)源要堅(jiān)持以爭(zhēng)取國(guó)家項(xiàng)目建設(shè)資金結(jié)合自籌為主的原則。如像北灘寺電灌站,在研究改造問(wèn)題時(shí),部分鎮(zhèn)、村干部對(duì)自籌經(jīng)費(fèi)問(wèn)題開始缺乏信心,搖頭。后經(jīng)縣府領(lǐng)導(dǎo)做工作后,全都堅(jiān)定了信心,并點(diǎn)了頭,在不到一個(gè)月內(nèi)就全部籌足自籌經(jīng)費(fèi)3.6萬(wàn)元。
(三)、技改方案上堅(jiān)持以節(jié)能為主,并盡可能少花錢。電灌站改造的目的,一是保證正常、安全生產(chǎn);二是提高效率和效益。滿足第一個(gè)目的是理所當(dāng)然的,但考慮不周,可能增大投資,降低效率。因此,我確定改造方案時(shí),在達(dá)到第一個(gè)目的的前提下,要著重研究達(dá)到第二個(gè)目的。
1.機(jī)組改造。對(duì)水泵和電動(dòng)機(jī)通過(guò)技術(shù)鑒定,并根據(jù)今年運(yùn)行維修記錄,進(jìn)行較全面的分析,然后確定改造方案。對(duì)于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),除已運(yùn)行多年的高能耗電動(dòng)機(jī)采取淘汰換新的辦法外,對(duì)于JO2型電動(dòng)機(jī)只要機(jī)械構(gòu)建無(wú)大的損壞,一般都采用修復(fù)的方法,力爭(zhēng)用有限的錢完成較多的改造項(xiàng)目。對(duì)于水泵,由于多年運(yùn)行磨損嚴(yán)重,修復(fù)換件困難、花錢多,又不易達(dá)到原性能指標(biāo),而新型產(chǎn)品節(jié)能效果顯著,較之舊產(chǎn)品在維修換件方面具有較多的優(yōu)越性。因此,對(duì)于已無(wú)法正常工作和效率明顯下降的水泵,我們一般采取更新的辦法,特別是原選型號(hào)不合理的,就重新進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。比如臥龍鄉(xiāng)板凳寺電灌站水泵型號(hào)由8SH-13換為250S39A后流量由原來(lái)的398方增加到526方,增加流量32.2%。泵站效率由原來(lái)的47.9%提高到60.7%。
2.合理選擇機(jī)型。對(duì)原設(shè)計(jì),如果效率低,管理不便,采取提出兩種以上方案反復(fù)對(duì)比,然后再確定改造方案。比如北灘寺電灌站原來(lái)存在著安裝高程低、起動(dòng)困難、不夠安全、不易調(diào)節(jié)等問(wèn)題,經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比后,選用吸水揚(yáng)程高的水泵,將單機(jī)組改為雙機(jī)組,提高了安裝高程,解決了多年來(lái)起動(dòng)困難的問(wèn)題。改造后的安裝方式,既可單機(jī)運(yùn)行,也可雙機(jī)運(yùn)行,增大了靈活性,有利于調(diào)節(jié)用電,有利于節(jié)約能耗。
3.改造管路。管道是影響泵站效率最大的因素之一,部分站使用石管,或者管徑選擇不合理,造成損失揚(yáng)程大、效率低,部分站管道銹蝕嚴(yán)重,開始穿孔,無(wú)法正常抽水。而管路改造所花資金又較大,我們把管路改造列為兩大類。首先改造效率特低,已開始破裂的石管,修復(fù)無(wú)法正常抽水的管道,把管徑不合理的改造放在后面逐步施行,改造石管按綜合投資的概念反復(fù)對(duì)比,確定經(jīng)濟(jì)管徑,在提高效率方面收到了明顯效果。如長(zhǎng)梁河電灌站把石管換為鋼管后,泵站效率比原來(lái)提高了14.65%。
4.改造低壓線。我縣電灌站還反映出一個(gè)較為突出的矛盾,就是低壓線過(guò)長(zhǎng)。這種狀況除電能損耗大外,在用電高峰期電壓很低,有的站低到 250伏左右,此時(shí)抽水除效率低外,還嚴(yán)重威脅著設(shè)備的安全運(yùn)行。因此,在提高泵站效率的同時(shí),我們還兼顧考慮提高傳輸線效率,寶石鄉(xiāng)長(zhǎng)梁河、青龍鄉(xiāng)塔子梁兩站改低壓線2530米為10千伏高壓線后,年節(jié)電能4.78萬(wàn)度。
附:節(jié)能節(jié)水計(jì)算說(shuō)明
一、節(jié)能計(jì)算:
1.泵站改造節(jié)能=(e1·H1-e2·H2)·w(度)
e1、e2——分別為改造前后能源單耗,度/千噸·米;
H1、H2——分別為改造前后泵站揚(yáng)程,米;
W——當(dāng)年提水量,千噸。
2.線路改造節(jié)能= P/1000·cosΦ·(R1/μ1- R2/μ2) ·t(度)
P——負(fù)荷功率,千瓦;
R1、R2——分別為線路改造前后的電阻,歐;
μ1、μ2——分別為線路改造前后的電壓等級(jí),千伏;
t— —年運(yùn)行時(shí)間,小時(shí)。
二、節(jié)水計(jì)算:
1.兩級(jí)提灌。改造前級(jí)間流量差別大,造成水的浪費(fèi),改造后達(dá)到了平衡,節(jié)約水量計(jì)算式如下:
△w = 0.95(Q1-Q2)· t
Q1、Q2——改造前一二級(jí)站流量,m /時(shí)。
t——運(yùn)行時(shí)間,小時(shí)。
2.改造后流量增大,縮短了灌溉時(shí)間,減少了損失,節(jié)約水量的計(jì)算公式如下:
△w =△w1 -△w2
=
△ w——節(jié)約水量,m3;
△w1、△w2——改造前后的水量損失,m3;
W——年提水量,m3;
t1、t2——提相同的水量w所對(duì)應(yīng)的改造前后的運(yùn)行時(shí)間,小時(shí);
Q1、Q2 ——分別為改造前后的流量,m /時(shí)。
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1007-6344(2016)07-0314-02