【摘 要】本文從水利工程的特點(diǎn)出發(fā)，分析了水利工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能，針對節(jié)能技術(shù)在水利工程用電設(shè)備方面的應(yīng)用進(jìn)行探究，并闡述了水利工程中供電方案的節(jié)能設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】水利工程；節(jié)能技術(shù)；設(shè)計(jì)運(yùn)用
引言：
改革開放以來，隨著我國科技的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利工程企業(yè)得到了很好的發(fā)展機(jī)會(huì)。而隨著水利工程項(xiàng)目如雨后春筍般的增加，施工企業(yè)的工程設(shè)計(jì)成了一個(gè)備受關(guān)注和研究的問題。同時(shí)，各種新型的、先進(jìn)的技術(shù)逐漸在水利工程的建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，節(jié)能技術(shù)是目前尤為新型、先進(jìn)的技術(shù)，其在水利工程的工程設(shè)計(jì)中自然得到廣泛的應(yīng)用。
一、水利工程的特點(diǎn)分析
1、運(yùn)輸成本較高。水利工程的材料供給基地偏遠(yuǎn)，延長了采購運(yùn)輸路徑，使得運(yùn)輸成本明顯增高。
2、施工難度大。由于水利工程施工常面臨隧洞開挖、石方爆破、高空、水下等作業(yè)環(huán)境，增加了施工難度，降低了施工安全性，為確保順利開展施工，提升施工質(zhì)量，降低施工成本，必須強(qiáng)化施工質(zhì)量管理。另外，由于地質(zhì)、氣象等自然因素影響，增加了工程施工難度。
3、季節(jié)影響較大。隨著季節(jié)性影響，洪水、汛期等因素，嚴(yán)重影響了工程施工，施工強(qiáng)度明顯高于一般建筑工程，技術(shù)工種繁多，施工量較大。在洪水期時(shí)，洪水災(zāi)害嚴(yán)重影響了某些單位施工，極大降低了施工安全性。
4、施工對象的多樣性、復(fù)雜性。對于水利工程，由于施工流程較為復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣，進(jìn)而增加了施工難度。某些施工單位采取爆破施工方式，以提升施工效果。然而在爆破時(shí)，安全問題對爆破效果的制約較多。某些施工單位在基坑開挖時(shí)，未給予有效安全支護(hù)，極大降低了安全施工效果。由于水利施工的操作較為復(fù)雜，安全施工并未貫穿于施工各環(huán)節(jié)，進(jìn)而引發(fā)諸多安全事故[1]。
二、水利工程設(shè)計(jì)中的節(jié)能分析
1、強(qiáng)化水利工程的自排能力
通常情況下，河道、水閘的結(jié)構(gòu)特征和水系安排決定了水利工程的自排能力。目前，水利工程已經(jīng)依據(jù)自身的實(shí)際情況創(chuàng)建了健全的防洪防澇措施，水系安排也得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。在比較節(jié)能技術(shù)的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性之后，合理地選擇適當(dāng)?shù)乃l孔寬度和河道斷面。這樣不僅可以減少泵站的建設(shè)量，還可以充分利用閘后和閘前之間存在的水位差距來開關(guān)閘門，然后經(jīng)過水利工程的自排來滿足調(diào)水和排澇防洪需要。
2、合理的布設(shè)泵閘
僅僅是憑借著水利工程的自排能力是不可能滿足水利工程的排澇防洪以及調(diào)水需求的，而要想達(dá)到這一效果，就需要設(shè)置和水利工程自排能力相符合的泵站。
3、采用綠化帶來增強(qiáng)河道的防洪能力
在對傳統(tǒng)的防汛墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常是設(shè)計(jì)成治理結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴捎眠@種結(jié)構(gòu)能夠最大限度地減少河道的占地面積。但是，隨著人們對自然環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)逐漸加強(qiáng)重視。如今，在建設(shè)河道時(shí)都需要在河道兩側(cè)布置綠化帶，以便通過增添綠化帶來高效地縮減排水時(shí)間，并增強(qiáng)河道的防洪能力。同時(shí)，也可以在一定程度上滿足生態(tài)建設(shè)的需要，而最為重要的是可以節(jié)約很多能源[2]。
4、采用信息技術(shù)來進(jìn)行科學(xué)、合理的調(diào)度
目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為滿足社會(huì)發(fā)展的需要，我國已經(jīng)建立了許多水利工程。倘若能夠及時(shí)地依據(jù)天氣情況而對水利工程進(jìn)行合理、科學(xué)的調(diào)度，就能夠在很大程度上提升水利工程的防洪和調(diào)水能力，從而達(dá)到縮減排水時(shí)間和節(jié)能的目的。但是，這一工程是非常復(fù)雜的，倘若僅僅是依賴人工調(diào)節(jié)是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，就需要借助信息技術(shù)，即通過建立防洪和水資源監(jiān)控系統(tǒng)，采用集散控制的方式，應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度并給予及時(shí)的控制，從而提高水利工程的反應(yīng)速度，并達(dá)到優(yōu)化工程運(yùn)行結(jié)構(gòu)、縮減經(jīng)營成本的目的。
三、節(jié)能技術(shù)在水利工程用電設(shè)備方面的應(yīng)用
1、提升泵站裝置的使用效率
通常情況下，泵站裝置的使用效率是指從泵站的進(jìn)水口到出水口之間所有裝備的使用效率，它是與多個(gè)因素相關(guān)的參數(shù)，比如說進(jìn)出水的流道、閘門等因素。而在這里最重要的是通過科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)來降低進(jìn)出水流道的能源損耗。
2、選擇合適的水泵和電動(dòng)機(jī)的連接方式
水泵和電動(dòng)機(jī)的連接方式一般有齒連和直接兩種，其中，齒連就是經(jīng)過齒輪的變速箱把水泵和電動(dòng)機(jī)連接起來。在變速箱的幫助下能夠使用高速電動(dòng)機(jī)，有效率較高、體積小的特點(diǎn)。但是，因?yàn)樵鎏睚X輪變速會(huì)使得能源消耗較大，由此會(huì)導(dǎo)致其能源消耗和直接連接相比增加2%到3%，此外，其噪音也比較大。而直接連接就是將水泵和電動(dòng)機(jī)直接連接起來形成水泵電動(dòng)機(jī)組，而直接連接方式需要水泵和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本保持一致。此外，因?yàn)榇笾行洼S流水泵的轉(zhuǎn)速通常比較低，所以，與它配套的電動(dòng)機(jī)也要對應(yīng)地采用低速的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)。
四、水利工程中供電方案的節(jié)能設(shè)計(jì)
1、選擇合適的供電方案
一般而言，水利工程泵站的主水泵的電動(dòng)機(jī)容量都很大，所以從經(jīng)濟(jì)方面和技術(shù)方面綜合進(jìn)行考慮，新水利工程的規(guī)范要求，當(dāng)容量少于250kW時(shí)，電動(dòng)機(jī)要選擇高壓電動(dòng)機(jī)。之前，電動(dòng)機(jī)一直都是采用電壓級別為6kV的電動(dòng)機(jī)，而我國電網(wǎng)的電壓是10kV，因此，水利工程必須要設(shè)置6-10kV的變壓器。而為了滿足大中型的電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)降壓的要求，變壓器的容量就需要大于采用電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘�。近幾年來，伴隨著我國制造業(yè)水平的不斷提高，10kV的電動(dòng)機(jī)也逐漸得到了認(rèn)可。由于使用電壓為10kV的電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)對電力系統(tǒng)的沖擊很大，所以，供電機(jī)構(gòu)對使用10kV的電動(dòng)機(jī)保持著很慎重的態(tài)度。而隨著區(qū)域電網(wǎng)容量的增大，這種影響變得越來越小，可以說只要經(jīng)過合理的配置，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊就可以合理地控制在供電機(jī)構(gòu)所允許的范圍內(nèi)。而在得到供電機(jī)構(gòu)的同意后，在進(jìn)行水利工程泵站的設(shè)計(jì)時(shí)，對于350到630kW的電動(dòng)機(jī)，就會(huì)先考慮使用電壓為10kV的電動(dòng)機(jī)。如此一來，就不僅僅節(jié)約了供電費(fèi)用、變壓器設(shè)施、高壓配電設(shè)施等水利工程費(fèi)用，也在很大程度上簡化了水利工程的運(yùn)行管理，并減少了變壓器的能源消耗[3]。
2、合理地配置變壓器
在水利工程泵閘的設(shè)計(jì)過程中，如果電動(dòng)機(jī)的容量在250kW以下時(shí)，就需考慮選擇電壓為380V的電動(dòng)機(jī)。又因?yàn)楸瞄l電動(dòng)機(jī)的用電量很大，所以必須要設(shè)置專用降壓變壓器。一般情況下，泵站用電也是由該變壓器提供的，但是使用總變壓器給泵站供電明顯是不科學(xué)的。因此，在選擇此類泵站的供電方案時(shí)，需要另外配置變壓器，由該變壓器給泵站供電。雖然這樣一來，水利工程的投資會(huì)有所增加，但是在很大程度上避免了大型電機(jī)在啟動(dòng)及停止時(shí)帶來的沖擊，并提升了供電的可靠性，此外，還可以節(jié)約很多能源。
結(jié)束語
近年來，節(jié)能技術(shù)在水利工程設(shè)計(jì)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，這就使得水利工程的建設(shè)符合我國目前經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的方向，也滿足我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求，同時(shí)使我國水利工程建設(shè)朝著更為節(jié)能更為高效的方向前進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉愛軍.關(guān)于水利工程節(jié)能設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J].中國農(nóng)村水利水電，2010（01）：88-92.
[2]劉后虎.水利工程設(shè)計(jì)中存在的問題及改進(jìn)措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010（13）：107-109.
[3]曲格平.環(huán)保產(chǎn)業(yè)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)[J].中國輕工業(yè)出版社，2012（12）：56.
