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我国机电提水工程的发展概况

2016-02-15点击:0 次


机电提水工程(水泵站)是土木、建筑、机械、电气设备等多种技术汇集,以提水为功
能的综合水利工程。一般由水工建筑物、机械设备和电气设备三部分组成,是当今解决洪
涝灾害、干旱缺水、水环境恶化三大水资源问题的有效工程措施之一,承担着区域性的防
洪、除涝、调水和供水的重任,主要用于农田排灌、城市给排水及跨流域调水等方面。机电
提水工程与自流排灌工程相比,一般无须建大型蓄水或引水建筑物受水源、地形、地质等
条件的影响较小,一次投资省、工期短、见效快、机动灵活等。但是,泵站作为重要的工程
措施,能耗、设备维护和更新费用较高。尽管如此,许多国家还是把泵站工程建设列为优
先考虑的重点。泵站作为耗能大户,节能与节水问题一样重要。因此,泵站的经济运行和
优化管理就显得尤为重要。
传统的提水工具在我国出现很早,品种也很多。西汉以前,使用最普遍的提水工具为
桔棒,后因桔梅不便于提深水,乃有辘驴的问世。汉灵帝(公元168 -189年)时,人们发
明了翻车(俗称龙骨水车)。到宋代,翻车发展到了用畜力和水力驱动。到了元代(1300
年左右),改翻车为筒车,提水高度达70m。至明朝末年,构造比较复杂的斗子水车(即八
卦水车)出现
19世纪末,柴油机的发明改变了传统的提水方式,由人畜、自然能提水发展为机械能
提水。1920年,我国开始仿制小型柴油机与水泵。1924年,北京、江苏开始生产离心式水
泵,浙江一带相继兴建起水泵站,进行农田灌溉。直到新中国成立,全国机电排灌动力
7.17万kW,受益面积25.2万h. ,占当时全国灌溉面积的1.6% o
新中国成立后,在中国共产党的领导下,随着我国工农业的迅速发展,各类农田旱涝
保收标准的提高、高原灌区的大力发展、沿江滨湖渍涝地区的不断改造、地下水源的开发
和利用,以及多目标的大型跨流域调水工程的规划与实施等,我国机电提水排灌事业快速
发展,排灌设备容量及排灌效益成百倍地增长。到目前,我国已建成大、中、小型固定泵站
50多万座,总装机容里700。余万kW,机电排灌面积近3 33。万hm ,泵站的灌慨和排涝
面积分别占全国有效灌溉面积和排涝面积的56%与21%。无论是高原地区、沿海滨湖地
区或平原丘陵和山区,星罗棋布地分布着各种类型的水泵站。此外,建成了大量的用于城
镇供排水的给水泵站、雨水泵站和污水泵站。这些水泵站在防洪、排涝、抗旱减灾、保证工
农业用水和城乡居民生活用水、提高人民生活水平、促进国民经济发展等各个方面发挥了
重要作用,取得了显著的社会、经济效益。
(一)我国机电提水工程的类型
我国地域辽阔,各地自然条件差异较大,故建站的任务各不相同,大致可划分为以下
几种类型:
(1)高扬程提灌泵站。这类泵站主要分布于地处黄土高原的陕西、甘肃、宁夏、山西
等省〔区),这些地区由于原高沟深,雨量稀少,农田灌溉和人畜饮水贫乏,必须发展高扬程泵站,其工程的主要特点是扬程高、梯级多、工程艰巨。典型工程如陕西东雷抽黄工程,
其一期工程于1987年建成,分9级提水,包括28座泵站,133台机组,累计净扬程311 m,
总装机容量11.86万kW,提水流量40 m /s,灌溉面积6.5万h扩。其中二级站装有单泵
扬程高达225 m的“黄河2号.’双级单吸离心泵,单机流最2.2 m /s,单机功率。8万kWo
二期工程于2000年6月也基本建成,分8级提水,包括37座泵站,170台机组,总装机容
量11.34万kW,提水流量41.4 m /s,灌溉面积8.43万h. ,同时还解决30万人的生活
用水。其中北干二级站装有目前亚洲单机容量最大的1200-LW-60型立式离心泵,该站总
装机容量4.26万kW。再如甘肃省景泰川提水工程,总体规划提水40。,/,,共分11级,
总扬程445 m,总装机容量6.42万kW
(2)井灌泵站。这类泵站主要分布于以华北平原为主的北方地区,如我国华Z.西
北、华中等干旱地区,这里河流、湖泊稀少,降雨量少,地表水严重不足。所以,积极开发利
用地下水资源开展机井建设,便成了农业灌溉的重要途径。
(3)低扬程排灌泵站。这类泵站腰分布于长江三角洲、珠江三角洲、江汉平原及洞
庭湖区。这些平原河网地区地势平坦而低洼,雨量丰沛,水源充足,土壤肥沃,是我国的主
要产粮区。但往往会因暴雨而积涝成灾。讯期水源水位高于田面,好内渍水不能自排;天
旱时,水源水位又低于田面,不能自流引水灌溉。为伯正农业生产就需要兴建大量排灌泵
站。其特点是扬程低、流量大,一般选用轴流泵或混流泵。典型工程如位于江苏省的江都
排灌站,它是我国目前提水量最大的排灌站,共有4座大型泵站,共安装33台轴流泵,总
提水流量473 m /s,总装机容量4.98万kWo该站除灌溉农田93.3万h. 外,兼有排涝、
蓄能、水运、调水等功能
(4)跨流域调水泵站。我国水资源的时空分布差异很大,部分区域和地方的资源性
缺水十分严重,而跨流域调水是解决这一问题的根本途径,它将多水区的富裕水量跨流域
调人缺水区,以满足社会经济发展对水资源的需求。典型工程如引滦入津、引黄济青及南
水北调工程。
(5)水轮泵站。我国中南、西南水力资源丰富地区,可根据地区水力资源的特点,兴
建水轮泵站。在我国已建的2万多座水轮泵站中,贵州新民水轮泵站的总提水净扬程高
达300 .o
从我国机电提水工程建设及其发展过程来看,其显著的特点是:数量大,范围广,类型
多,发展速度快。在工程规模上,以中、小型水泵站为主,大、中、小型相结合。在祖国大地
上,建成了具有中国特色的机电提水工程体系。机电提水工程方面取得了很大的进步,产
品的系列化、标准化和通用化程度大幅度提高,形成了轴流泵、混流泵、离心泵、潜水泵和
水轮泵等农用泵及用于其他方面的多种类型泵系列。一些低扬程泵站,一站同时具有灌
溉、排水、发电等几种功能,一机多用。对于大型泵站,过去那些单一的肘管进水、虹吸出
水的进出水流道,也发展成为双向进水或钟形进水、直管出水的形式,还设计了贯流式泵
站。我国机电提水工程,在数量上和规模上均占据世界首位
近年来,随着计算机技术的不断发展,我国泵站工程中采用计算机进行保护与监控越
来越普及,监控系统的开发与研究也进人了一个全新的阶段。如东深供水改造工程计算
机监控系统综合应用自动控制技术、计算机和IP技术及通信技术,构筑出大型跨流域梯级调水工程的分层分布式和开放式的监控系统,在系统中首次采用多星形100/1000 M冗
余因特网技术和600 M多环综合通信网络技术,构成了复杂、多网、多链路的系统网络。
同时,该计算机监控系统对不同的现场总线技术进行集成,实现了众多设备现场数据采集
的全面数字化。在工业电视系统中,首次实现了对视频信号进行跨网络、无矩阵的切换与
控制。该计算机监控系统的成功开发为我国泵站实现现代化提供了十分宝贵的经验
从20世纪80年代后期起,是大型泵站建设的巩固提高和稳步发展阶段,泵站建设管
理由以外延为主转向以内涵为主。此时,泵站更新改造也逐渐为人们所重视。《机电排
灌站经营管理暂行办法》、(泵站技术规范》(SD 204-86)、 B泵站技术改造通则》、(泵站
现场测试规程; (SD 140-85)、《泵站设计规范》(GB/T 50265-97)、 Q泵站技术改造规
程》(SL 254-2000) ,《泵站技术管理规程》(SL 255-2000)亥泵站安全鉴定规程; (SL
216-2004),(泵站安装及验收规范》(SL 317-2004)等规程规范相继出台。这些规程规
范的实施,对保证泵站工程质量,节省工程投资,实现泵站节能节水,提高泵站工程效益起
着重要作用,为提高机电提水工程的科学技术水平和管理水平提供了科学依据
(二)当前要解决的问题
从我国机电提水工程的总体情况来看,主要存在的问题是:泵站的装置效率低,能源
消耗偏大,自动化程度普遍不高,管理水平低。据有关资料统计,全国有一半以上的泵站,
其装置效率在50%以下,有的甚至低达20%,有的提水灌区,渠道渗漏严重,水的利用率
低,有30%-50%的水量漏失。针对这些情况,当前应从以下几个方面做好工作:
(1)搞好规划、设计。泵站规划、设计的合理与否,直接影响着泵站效益的发挥。新
建泵站必须科学、合理地进行规划提高设计水平,为充分发挥效益提供可靠的保证
(2)加强经营管理,提高管理水平。规划、设计是前提,管理是关键。一个泵站规划、
设计得再好如果管理不善,仍不能充分发挥其效益。因此,加强经营管理,提高泵站管理
人员的管理水平,对于充分发挥泵站的效益是至关重要的。
(3)重视科学研究,提高装置效率。在泵的结构设计、动力机配套、泵站设计理论等
方面重视科学研究工作,提高泵站的装置效率,从而达到降低能耗,提高泵站工程效益之
目的。
(4)进行泵站改造,更新设备,提高自动化程度。随着科学技术的发展,我国早年兴
建的一些泵站普遍存在的问题是设备老化,性能较差,自动化程度低,能耗偏大,工程效益
难以发挥。因此,进行泵站改造,更新设备,提高自动化程度,对于降低能耗,充分发挥泵
站的工程效益是非常必要的
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