供水泵站新技术的运用及经济效益

供水泵站工程能否达到预期的效益，在很大程度上取决于泵站的运行管理工作。下面详细介绍运行技术经济指标。

（一）抽水装置效率和能源单耗

1.抽水装置效率η装

泵站抽水装置是指动力机、传动设备、水泵和管路所组成的整体。而抽水装置的效率是该抽水装置的输出功率N出和输入功率N入之比η装（一般以百分数表示）。它反映了该装置对能源的有效利用程度。η装高，说明被利用的能源多，是衡量抽水装置运行是否经济合理的重要指标，其表达式为

所以只要分别测出动力机效率η动、传动效率η传、水泵效率η泵、和管路效率η管就可求出装置效率。由于各分项效率不易准确测得，故η装亦可用下式求出

这时只要量出动力机的输入功率N入、水泵流量Q和净扬程H 净，即可求出η装。该式计算简便，但它不能反映各分项效率，对运行管理效益分析不便，根据SD204—86《泵站技术规范》有关规定，离心泵抽水装置效率不宜低于65%，轴流泵和混流泵不宜低于70%。

2.能源单耗e

能源单耗是指提取每千吨米的水所消耗的能源数量。对电力提水，能源单耗的单位用kW·h/（kt·m）表示，对柴油机提水用kg/（kt·m）表示，能源单耗越小，其所耗电量或柴油量越少，运行费用越省。如果抽水量为W （t），净扬程为H净（m），其能源单耗的表达式为

式中　E——所耗电量，kW·h，或柴油量，kg。

如果泵的流量为Q（m3/s），则在t 小时内所抽送的总水量W 为

式中　ρ——水的密度，一般ρ＝1000kg/m3。

如果Q的单位采用“t/h”，则能源单耗的表达式也可写成

如果运行中水位和流量均在变化，这时可将水泵整个运行期分为若干个时段t1、t2、t3、…、tn，各时段的流量和扬程分别为Q1、Q2、Q3、…、Qn 和H净1、H净2、…、H净n，则采用时间加权平均法求出整个运行期的平均流量Q和平均净扬程H净，再求出能源单耗e，即

泵站的能源单耗是指泵站所有装置年平均单位能源单耗，上式中的E、W 是一年内的耗能量及抽水量，H净为年平均值。

3.能源单耗e 与装置效率η装的关系

能源单耗与装置效率成反比，现推证如下：

对电力抽水装置，装置效率可写成

式中　E电——在t 小时内抽水所耗电量，kW·h。

但将QH 净t ＝E电/3.6e 代入上式得

式中的数值2.725 实际上是η装＝100%时，抽每千吨米的水耗电量为2.725 kW·h，这说明，装置效率是理论能耗在实际能耗e 中所占的比例。显见，η装和e 成反比，能耗越大，装置效率越低。

同理，对柴油抽水装置可得

式中　e——柴油机能源单耗，kg/kt·m。

（二）单位功率效益指标α

单位功率效益指标是指单位扬程功率所控制的灌溉面积A。对电力单级提水泵站其表达式为

式中　∑N入——泵站装置输入的总功率，kW；

A——泵站总受益面积，亩；

Q——泵站总流量，m3/s；

T——作物轮灌期即灌水期开泵天数；

M——灌水定额或灌溉定额，m3/亩；

T——水泵每天工作时数，h；

η渠——渠系水利用系数。

而∑N入＝γQH 净/1000η装，代入上式得

由上式可见，单位扬程功率效益指标反映了泵站抽水装置的运行性能，也反映了渠系水的有效利用性能，所以它是判别泵站工程节能、节水和设备利用率的综合性指标，为泵站加强运行管理工作和泵站技术改造提供科学依据。对电力梯级提水泵站，单位扬程功率效益指标的表达式可写为

式中　　　　n——梯级提水泵站的级数；

Ai、H净i、N入i——第i 级泵站的实际受益面积（亩）、平均净扬程（m）、输入的总功率（kW）。

（三）泵站运行成本指标

泵站运行成本指标有多种表示方法，主要有：①每提取kt·m水的成本；②每提取1m3 水的成本；③每亩地的灌水成本。

为了确定运行成本指标，首先应算出泵站的运行成本费。

1.泵站运行成本

（1）抽水所需电费或燃料（柴油）费C1。

在泵站运行中，此项费用占很大比重一般可达总支出的50%～75%，其表达式为

式中　f——每千瓦小时电或每公斤柴油的价格，元；(www.xing528.com)

∑E——年内所耗总电量或总油量，kW·h或kg；有两种计算方法。

1）如果已知能源单耗e 值，则

式中　W——泵站一年内所提取的总水量，t。

2）如果已知灌溉定额M，则

对电力提水泵站：

对柴油机提水泵站：

式中　A——全年灌溉面积，亩·次；

ge——柴油机油耗率，kg/（kW·h）；

ηm——柴油机机械效率，一般取70%～90%。

（2）设备的折旧费C2

折旧费的计算方法有静态法、动态法。

对中、小型泵站因投资较少，一般可采用静态法计算，即其折旧费为

式中　P——泵站工程总投资；

i——年折旧率，一般泵站设备折旧年限为20～25 年，残值为5%。

对大型泵站工程采用动态法计算，此时

式中　n——设备折旧年限，a。

（3）设备维修费C3。

包括设施的日常维修费Cv 和设备大修提成费Ct 的计算。

维修费（含物料消耗费）Cv 的计算，一般根据设备年运行时数确定，即

式中　　　iv——设备每年运行1h的维修费。

维修费也可根据设备运行的千瓦小时数计算，即

式中　　N、iv——分别为配套动力机功率和千瓦小时的维修费。

大修提成费Ct 一般为设备投资P 的2%，即Ct＝0.02P （元/年）；或按设备折旧费C2 的50%提取。

（4）管理费C4。

包括所有行政费用支出和工作人员的工资。泵站人员编制和年工资额可按有关规定执行，而行政费用支出费用约占工资总额的15%～20%。所以管理费的表达式为

式中　Cg——年工资总额（元）。

综上所述：泵站运行成本∑C＝C1＋C2＋C3＋C4（元/年）。

2.泵站运行成本指标

（1）提水千吨米的费用，其表达式为

式中　∑W——泵站一年内提水总量，t。

（2）单位灌溉面积的提水成本指标为

式中　A——年内灌溉的总亩数。这一指标可作为按灌水亩数征收水费的标准。

（3）泵站单位水量成本指标，即每抽1m3 水的成本，计算式为

式中　∑V——年内提水总量，m3。

这一指标可作为泵站按方计费的依据。

（四）设备完好率和设备利用率

设备完好率是指抽水设备（包括主机组、管路、传动设备、附属设备等）完好的台套数占总台套数的百分比。它是反映抽水设备技术状态的重要指标。

设备利用率U1 可用年设备利用小时数表示，即

式中　∑E——泵站一年内机组运行所耗总电量，kW·h；

∑N——泵站总装机容量，包括主机组、备用机组、调节机组等，kW。

它既是运行管理的考核指标，也是控制泵站装机容量的参照指标。