对水利工程中的泵站经济运行管理研究

摘要：我国水利泵站大多经过二三十年运行，不同程度地存在着设备老化、能耗超标、技术落后、效益低下、常年失修、管理落后等诸多问题。由于泵站消耗的能源巨大，为了节能增效，优化管理实行经济运行更显得尤为重要。本文主要分析了我国水利工程中的泵站运行管理现状， 并对泵站经济运行的基本思想及其发展方向进行了研究探讨。

关键词：水利工程；泵站；经济运行；发展方向

中图分类号：TV675 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）07-（页码）-页数

水利工程中的泵站在机电排灌、火力及核能发电厂的循环供水、大范围跨流域调水、城镇给排水、油田供水、矿井排水以及长距离运送石油和水煤浆等流体输送工程中， 已经被广泛应用。这些泵站在长期运行中， 发挥了重要作用， 给整个国民经济带来了不可低估的经济效益和社会效益。然而， 泵站的建成和效益的发挥， 是要大量的投资和巨大的能源消耗作为代价的。据资料分析，全国大部分泵站都处于低效运行， 效率低于 50%的泵站占全国泵站总数的一半以上，在目前的情况下， 泵站所消耗的能源一半以上是做了无用功。当然泵站效率低、能源消耗大的原因是多方面的， 其中有规划设计和设备制造问题， 也有安装检修和运行管理问题。要使泵站效率大幅度提高， 能源消耗大幅度下降， 必须从泵站工程的规划设计、设备制造、安装检修和运行管理各个方面着手。但从运行管理的角度看， 至今没有深入研究和普遍推广经济运行的科学技术， 也是十分重要的因素之一。

1.泵站运行管理现状及其分析

1.1对泵站经济运行的重要性认识不足

不少人认为， 大部分泵站都是中小型的， 容量不是很大， 对这些泵站采用优化运行的方法很难收到很大的节能效果。但是， 全国范围内泵站数量如此之多， 所需的总能量是非常巨大的，因此， 泵站经济运行的节能意义是非常重要的。

1.2经济运行和优化控制难以实现

对于中小型农用泵站或中小型给水装置， 通常无力购买具有调节（ 转速、叶片角度等） 功能的水泵、电机等机电设备。因此， 目前的中小型泵站能够调节转速、叶片角度的机电设备很少。甚至有些大型的给水排水和电厂供水泵站也常常选用无调节能力的机电设备。这样， 即使有泵站经济运行的优化方法和控制技术也难以实现泵站经济运行的最优控制。

1.3供选用的泵站经济运行技术资料不多

虽然我国已经开始了泵站经济运行方面的科学研究工作， 但由于起步较晚， 有些成果仍停留在科学研究阶段， 要付诸实施还需进一步论证和试验。因此， 即使有些泵站希望开展这方面的工作， 也苦于难以找到适合本泵站的技术资料， 泵站经济运行仍然难以实现。

1.4资金渠道不畅

为了使泵站实现经济运行， 以达到节约能源和降低成本的目的， 有的需要改造老设备， 有的需要增加新设备， 这些都需要增加投资。但目前很多泵站缺乏资金来源， 致使老设备无法改造， 新设备无法添置， 想要经济运行也难。

2.泵站经济运行的基本思想

泵站经济运行的研究就是树立系统的概念， 应用系统的观点或系统的思想来解决泵站工程的运行管理问题。对于一个水泵装置， 它是由水泵、动力机、传动装置、管路等部分组成的， 其中任何一个部分的参数发生变化，都会引起其他部分的参数变化。例如水泵的扬程、转速、叶片角度、阀门开度的变化， 都会使水泵的工作点发生变化， 从而引起水泵流量、动力机的输入功率以及整个装置效率的变化。因此， 可以认为水泵装置的各部分也是相互关联的、动此及彼的“环节”， 整个水泵装置也是一个“系统”。对于一座泵站而言， 它是由若干台套的水泵装置组成的， 各台水泵装置之间也存在一定的联系。当泵站总流量给定后， 如果一部分装置的流量增大， 另一部分则要减少。因此， 可以说一座泵站是更大一些的“系统”。同样， 一个泵站工程枢纽、一个多级提水的灌溉工程和调水工程、一个城市的自来水工程、一个电厂的供水系统， 都可认为是一个更加复杂的“系统”。

系统工程就是用系统科学的观点， 合理地结合控制论、信息论、经济管理科学、现代数学的优化方法、电子计算机和其他有关的工程技术， 按照系统开发的程序和方法去研究和建造一个最优化系统的一门综合的管理工程技术。对于泵站工程的运行管理也是这样， 在其运行过程中， 必须及时获得水文、气象及用户的各种信息， 同时还需要掌握当前的系统状态， 如泵站枢纽中各节制闸的开度、各泵站的开机台数、每台水泵的转速或叶片角度等信息， 根据经济管理学的原理来确定泵站运行的最优目标。根据现代数学的最优化方法来建立数学模型和求解方法， 来确定泵站运行的最优方案。同样， 各种信息的处理、最优方案的求解和控制都离不开电子计算机。因此， 泵站经济运行也是与各门学科密切相关的综合性管理技术。

3.泵站经济运行的发展方向

泵站经济运行对于节约能源、降低运行成本、提高经济效益具有十分重要的意义。因此， 加速泵站经济运行的研究是非常重要的。由于泵站经济运行所涉及的问题很多， 因此， 应该从以下几个方面研究和开发泵站经济运行的科学技术：

3.1泵站的规划设计应便于经济运行

以往很多泵站单纯从节省工程投资出发， 使泵站机组的选型配套尽可能的简单化， 致使很多泵站的水泵都缺乏调速、调角等设备或机构。有的高扬程和长管道泵站也没有考虑机组的串并联问题， 使泵站机组无法根据外界环境条件的变化来控制水泵机组的运行参数。因此， 在泵站的规划设计中， 必须考虑水泵机组或泵站装置的调节和控制方案， 并按经济运行的方法对各种方案进行分析比较， 最后确定最经济合理的设计方案。

3.2加速泵站经济运行的理论及应用研究

当前， 系统工程及运筹学的理论应用研究发展很快， 各种优化方法在各行业中迅速得到了广泛应用。因此， 加速泵站经济运行的理论及应用研究显得更加迫切。泵站工程既然是一个系统工程问题， 就有可能和其他工程一样， 应用各种优化理论来解决泵站的经济运行问题。但泵站工程与其他工程比较， 各有各的特点， 很多问题不能照搬照抄， 而需要根据泵站自身的特点， 建立各自的数学模型， 选用最简便的求解方法， 以最快的计算速度求出符合精度的计算成果。

3.3研究泵站经济运行的控制方法和设备

泵站经济运行方案确定后， 还要通过手动操作或自动控制的方法来实现最优控制。另外， 在泵站常规运行中包括水泵启动、运行、停机等操作过程， 因此， 泵站经济运行的操作和控制应该和常规的控制设备结合起来。另外， 增加一些计量和传感设备， 以获取泵站运行状态的各种信息。同时， 还需要将获取的信息数据及时输入计算机， 并按最优化方法计算出最佳运行参数， 然后再通过必要的控制设备， 按最佳参数改变原有的运行参数， 使泵站达到经济运行的目的。因此， 根据不同形式的泵站、不同的泵型及机电设备， 研制各种控制方法和控制设备也是泵站经济运行的重要内容。对于比较大型的泵站和调水工程， 如有条件也可以考虑研究与经济运行有关的计算机专家系统， 使泵站运行管理现代化。

4.结束语

综述所述，泵站的经济运行不仅与运筹学、系统分析等现代数学有紧密联系， 与泵站机电设备的功能也有很大的关系。为了使泵站工程能按经济运行的理论和方法投入运行， 除了管理人员应掌握数学方面的知识外， 泵站机电设备的功能也要能适应经济运行的需要。对于毫无调节功能的水泵装置， 应通过经济运行计算后， 根据所得的经济效益进行经济比较， 然后确定经济合理的方案， 对不合理的装置进行改造， 从而为经济运行奠定基础。

参考文献：

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