作者：朱岳明 聞建忠 諸國(guó)芳

摘要:本文以壓力傳感技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、可編程控制技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來泵站建設(shè)和低壓管道灌溉的經(jīng)驗(yàn)，將“液位自動(dòng)控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)”改進(jìn)為“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”，有效提高了現(xiàn)代灌溉系統(tǒng)中水量流量的自動(dòng)控制技術(shù)，為田間管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。 關(guān)鍵詞:自動(dòng)變頻;節(jié)能節(jié)水;灌溉系統(tǒng);研究 目前全球淡水資源日趨緊張，在我國(guó)有很多地方農(nóng)田和生活用水緊張的情況相當(dāng)嚴(yán)重，有的已出現(xiàn)斷水現(xiàn)象，因此節(jié)水問題已成為全社會(huì)共同關(guān)注的嚴(yán)重問題。 早在1997年，在桐鄉(xiāng)市政府支持下，經(jīng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)并在河山含村示范區(qū)等地建成低壓地下管道灌溉試點(diǎn)工程，由于田間用水量變化大，為了解決水量流量的實(shí)時(shí)調(diào)控，泵站的出水池新建了高大的蓄水池，蓄水池內(nèi)安裝了液位控制器，串接于電機(jī)控制柜的控制回路中，初步解決了用水量、出水量的實(shí)時(shí)調(diào)控。“液位自動(dòng)控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)”于1998年獲浙江省水利廳科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，2004年獲浙江省水利廳優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。2005年秋，桐鄉(xiāng)市水利局在石門鎮(zhèn)民豐村明渠灌溉的廟橋浜泵站試用手動(dòng)變頻調(diào)速控制水泵運(yùn)行，取得較好地效果，受到當(dāng)?shù)厝罕姷母叨荣澴u(yù)。 一、“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”的總體設(shè)計(jì) 一是引入變頻調(diào)速技術(shù)、壓力傳感技術(shù)、可編程控制技術(shù)于農(nóng)田灌溉。由變頻器、壓力變送器、壓力顯示器、可編程控制器、可編程時(shí)控器、相序保護(hù)器和空氣開關(guān)、斷路器、交流接觸器、時(shí)間繼電器、熱繼電器、按鈕、指示燈、儀表等電器集成(均為國(guó)產(chǎn))的智能型自動(dòng)控制柜“自控變頻節(jié)能控制柜”，作為“自控變頻節(jié)能節(jié)水灌溉系統(tǒng)”的指揮中心，能根據(jù)田間用水量的變化，自動(dòng)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)水泵出水量，自動(dòng)進(jìn)行工頻變頻切換和單泵雙泵切換，自動(dòng)按設(shè)定時(shí)間開機(jī)停機(jī)。在泵站建設(shè)中，針對(duì)平原水網(wǎng)地區(qū)泵站規(guī)模較小的特點(diǎn)，采用了涵洞式引水道、豎井式水泵室，使引水道和水泵井四周的土壓力相互平衡，比傳統(tǒng)的開敞式引水道有限地節(jié)省了工程量，減少了土方開挖和回填土，方便了施工。 二是將“液位自動(dòng)控制節(jié)水灌溉”中的高蓄水池，改為較小的地下壓力水池，建在泵房地面之下。既節(jié)省了工程量，又減少了耕地占用。水池壁上預(yù)埋安裝壓力變送器和水位觀察管的鍍鋅鋼管，水池邊上設(shè)置調(diào)壓溢流管。選用專門為本地區(qū)低壓管道灌溉研制且不需要加引水、適于自動(dòng)開機(jī)的HDB系列導(dǎo)葉式混流泵。用UPVC雙壁波紋管作為地下管道，用鋼筋混凝土預(yù)制接頭，施工方便，漏水少，管壁糙率小。干管和部份支管的進(jìn)口處安裝蝶閥控制，部份渠尾設(shè)置調(diào)壓管。用專利產(chǎn)品、工程塑料制造的FN-150(100)農(nóng)田灌溉節(jié)水閥作為田間放水閥，使用壽命長(zhǎng)，不需維修，可做到滴水不漏。一只放水閥控制面積約5畝左右。 二、關(guān)鍵設(shè)備“自控變頻節(jié)能控制柜”的原理和工作過程 田間用水量的信息，通過管網(wǎng)壓力的變化，傳遞到壓力水池中，壓力水池中安裝的壓力變送器，把壓力信號(hào)變成電模擬量，輸入變頻器控制回路，變頻器根據(jù)輸入的模擬量，自動(dòng)將連接水泵電機(jī)的主回路的交流電頻率變化，使管網(wǎng)壓力不斷向設(shè)定的“控制壓力”接近，達(dá)到恒壓供水。從而使水泵根據(jù)田間用水量自動(dòng)調(diào)節(jié)供水量，達(dá)到節(jié)水節(jié)能目的。一個(gè)泵站安裝兩臺(tái)水泵，為了節(jié)省投資，采用一臺(tái)變頻器控制兩臺(tái)電機(jī)，由于田間用水量的變化涉及到單泵供水或雙泵供水，需單泵雙泵切換和工頻變頻切換，用可編程控制器設(shè)定條件進(jìn)行控制，還要設(shè)置“最高壓力”、“最低壓力”等參數(shù)。 控制柜的電路，有變頻器-電機(jī)主回路和控制回路兩大部份，控制回路有壓力變送顯示電路、可編程控制器外接電路、可編程時(shí)控器外接電路、變頻器外接電路、交流接觸器互鎖電路、手動(dòng)控制電路、電機(jī)工況顯示電路、直流電源外接電路等，另外還設(shè)置了相序保護(hù)器、熱繼電器等。