合理扬程：减少损失功率的重要途径

计算损失功的关键是计算装置效率大小。为此，可对装置效率作如下两种形式的分解表示。

其中　N理——泵站提水所做总理论功率，即有效功率；

　　　Δh动，Δh泵——虚构水头损失，便于统一计算而假定的。

上述两种表示方式各有其优点，前者便于集中计算，但后者各部分损失所占有效功（能）的比重更为直观，且在某些推导计算中有它方便之处。不论采取何种表示方式，只要求出η（或η′）均可据此求出相应的总做功大小。在一般情况下，这些单项效率大致范围见表2-1。

表2-1　抽水装置单项效率表

对于如何提高泵站装置效率的讨论文章很多，为避免重复，下面仅就这些单项效率与扬程的关系，加以分析说明，以供正确确定设计扬程与合理调度工作扬程时参考。

（1）由于洞庭湖区所采用的轴流泵绝大多数为半调节（需停机吊泵才能调节）叶片，因而η泵受工作扬程的影响较大，如使用较多的28ZLB—70型轴流泵，从特性曲线上可见，在最优工况点运行，η泵＝0．83。若扬程上下波动2m，η泵便在77%～80%之间波动；另一种使用较多的64ZLB—50型，当叶片为0°时的较优工作扬程范围为6．5～8．0m，其η泵＝86%。由于叶片在抽水时不能调节，如工作扬程超出此范围，则η泵往往只能达到80%左右。可见在规划设计时正确确定设计扬程和运行管理时合理调节叶片角度，争取水泵在高效区运行，以达到节能的目的是非常必要的。

（2）一般来说，电动机的效率η动比较稳定。但由于外河洪水位的波动带来扬程的波动，使电动机不能在额定负荷下运行。洞庭湖区多数外排泵站的上水位有3～5m的波动。为照顾最高扬程时的功率。往往配套电动机容量偏大。从某些小型异步电动机的实测效率曲线（略）可以看出电动机在半载状态下运行，其实际效率比最高效率的低2%。因此消除大马拉小车现象可以节能。选用配套动力留有不必要的裕度，实际是一种浪费。

（3）η管主要决定于水工建筑物的设计（主要是经济管径的确定）施工和管理好坏，特别是拍门的存在，使得各泵站之间η管差别较大，洞庭湖区大泵站设计计算损失扬程为10%（此系理论推算加估算的数字），与实际出入较大。如新河大泵站流道出口拍门加平衡重，全年可节能约5万kW·h。(www.xing528.com)

（4）η池主要受进出水条件影响。进出水池的损失水头（Δh池）包括了拦污栅和闸墩等建筑物的损失水头。其中拦污栅的损失水头可近似的用公式计算，但是往往因为水草堵塞，造成水位降落0．5～1．0m之多，此时损失水头则无法计算。

Δh管与Δh池均为泵站装置总扬程的组成部分，且直接作用在水泵上，由于这两项附加扬程的增减，对泵站装置效率也有一定影响。

综上所述，泵站各单项效率与工作扬程均有明显的关系。因此，在减少损失功方面也有一个如何正确选定设计上水位问题。过去规划设计中，确定排涝设计上水位，（即外河水位）的方法之一是简单的采用防汛水位；方法二是采用多年6月最高水位的平均值；方法三是采用多年汛期高水位的平均水位；方法四是采用有记录的最高水位。总之，忽视了从统计规律找出已经发生的排涝上水位的数学期望值。因为用期望值减去集水池设计水位，作为选择水泵的设计扬程，则从整个泵站工作寿命30年左右的长远观点看，出现做功最小的几率最大。具体做法，可以把每一次暴雨后的排涝外河水位（如以前未建泵站，可用相应于每一次暴雨后需要排涝的外河水位代之）的平均值作为一个独立的随机变量，每年可能有1～3个数据。如果建国33年以来均有水位记录，则可获得60个左右的数列，再求出不同水位对所出现频率的加权平均值，用它近似的代表该随机变量的数学期望值。这种根据数理统计理论所确定的排涝设计上水位。是正确确定设计扬程的重要依据之一，把这项工作做好，从长远观点看，节约能源是可观的。洞庭湖水位既有平原较低的特点，又有山区水位变化幅度较大的特点。根据设计扬程选定的水泵，当然还要用最高水位时可能出现的最大扬程进行校核。但是不能为了迁就照顾很短时间的高水位而用最大扬程选择水泵，这种做法，从全年排涝耗能看是不经济的。