2.3　无监测设备梯级泵站的能耗评估模型与方法

为了实现对梯级泵站输水系统提水效率和耗能效率的准确评估，最好的办法是在每级泵站的提水出口都加装水量监测装置，并对每台水泵加装用电量的监测设备，通过前述的模型评价每台泵的实际单位提水量的能耗来评估输水系统的输水效率。但实际情况是，我国20世纪建设的大部分泵站均没有实时的监测装置或者仅有部分计量装置。以景电工程为例，景电灌区的干渠泵站的用电量都设有单独的电表计量，支渠泵站是几个泵共用一只电表计量，但这些电表仅能实现泵站实际耗电量的计量，无法实现对这些耗电量效率高低的评价。泵站流量的计量也仅在干渠的部分泵站装有电磁流量计，大部分泵站均没有实施计量。所以为实现对高扬程梯级泵站能耗的评估和提水效率的评估，急需针对现有的条件，研发一种相对准确的评估方法，对这些大型泵站的实际能耗效率进行评估，其中通过数学模型进行计算成为评估的重要途径之一。

2.3.1　无监测设备泵站提水量求取的数学模型

为了在现有的条件下获得梯级泵站输水系统各泵站的提水量，就必须获得各段渠道上损耗的水量。在输水流量一定的情况下，假设单位长度输水渠道的渗漏损失基本相同，则该段渠道上单位长度的水量损失应该近似相同；如果在某段渠道上流过的水量不同，则在该段渠道上损失的水量应该与该段渠道上流过的水量成近似的正比关系。所以，在假设各段干渠的工程质量相同的前提下，则各段干渠上的水量损耗可以看成与干渠长度和干渠上通过水量的乘积成正比。

以甘肃省景电工程为例，鉴于目前景电一期、二期工程灌区除总干一泵站外各泵站的出水口均没有安装水量计量装置，有了以上假设，各泵站的实际提水量可按下面的方法近似获得。

以总干渠不带分支泵站的情况为例（主干带分支的情况与不带分支的情况原理相同），设工程共有m级提水泵站见图2-6，泵1为一级泵站，泵m为最后一级泵站。

如果把干渠上的所有独斗渠都看成是支渠，用Vi表示每年第i个泵站以后所有支渠口水量之和；Li表示第i个泵至第i＋1个泵之间的干渠长度，如果与第i泵相邻的下级泵有多个，则Li为第i泵相邻的下级泵站之间的干渠的总长度。则每段干渠上水量损失可按式（2-8）计算：

设Vi提表示第i个泵站实际的提水容量，如果提灌工程的干渠没有分支，则每个泵站的实际提水量可按式（2-9）或式（2-10）计算：

式（2-9）表示第i泵站的提水量等于一级泵站提水量减去本站前面的支口水量之和（V1－Vi其实就是本站前面支口水量之和，即从一级泵站到第i泵站之间的支口水量之和），再减去本站前面的干渠损耗的水量之和。

式（2-10）表示每个泵站的提水量等于其后面所有支口水量之和，加上该泵站后面所有干渠损耗的水量之和。

以上两式虽然表现形式不同，但其实只要稍加变换，就可知这两式的结果是相同的。如果干渠有分支，则泵站的提水量只能按式（2-10）来求取。

2.3.2　泵站效率及能耗的评估模型

2.3.2.1　泵站效率评估

有了各泵站的提水量，以及各泵站的实际耗电量，就可以算出各泵站的实际效率。设泵站i的提水高程为Hi，实际提水量为Vi提，泵站i每年所耗费的电量为Wi，则该泵站当年的综合效率可按式（2-11）计算：

2.3.2.2　工程总效率评估

输水工程系统的总体效率用工程实际提水做功之和除以工程的实际能耗即可求得，工程总效率可按式（2-12）计算：

其他符号意义同前。

2.3.2.3　工程总体能耗评估

在前面所获得每个泵站每年设计提水总量的基础上，可以得出工程提水总体能耗的评估方法，以每万立方米水提高10m的能量消耗来表示，可按式（2-13）计算：

其他符号意义同前。