作者：朱岳明 聞建忠 諸國芳

摘要:本文以壓力傳感技術、變頻調速技術、可編程控制技術為基礎，結合近年來泵站建設和低壓管道灌溉的經驗，將“液位自動控制節水灌溉系統”改進為“自控變頻節能節水灌溉系統”，有效提高了現代灌溉系統中水量流量的自動控制技術，為田間管理提供了強有力的技術支撐。 關鍵詞:自動變頻;節能節水;灌溉系統;研究 目前全球淡水資源日趨緊張，在我國有很多地方農田和生活用水緊張的情況相當嚴重，有的已出現斷水現象，因此節水問題已成為全社會共同關注的嚴重問題。 早在1997年，在桐鄉市政府支持下，經市水利勘測設計所設計并在河山含村示范區等地建成低壓地下管道灌溉試點工程，由于田間用水量變化大，為了解決水量流量的實時調控，泵站的出水池新建了高大的蓄水池，蓄水池內安裝了液位控制器，串接于電機控制柜的控制回路中，初步解決了用水量、出水量的實時調控。“液位自動控制節水灌溉系統”于1998年獲浙江省水利廳科技進步三等獎，2004年獲浙江省水利廳優秀工程設計獎。2005年秋，桐鄉市水利局在石門鎮民豐村明渠灌溉的廟橋浜泵站試用手動變頻調速控制水泵運行，取得較好地效果，受到當地群眾的高度贊譽。 一、“自控變頻節能節水灌溉系統”的總體設計 一是引入變頻調速技術、壓力傳感技術、可編程控制技術于農田灌溉。由變頻器、壓力變送器、壓力顯示器、可編程控制器、可編程時控器、相序保護器和空氣開關、斷路器、交流接觸器、時間繼電器、熱繼電器、按鈕、指示燈、儀表等電器集成(均為國產)的智能型自動控制柜“自控變頻節能控制柜”，作為“自控變頻節能節水灌溉系統”的指揮中心，能根據田間用水量的變化，自動變頻調速調節水泵出水量，自動進行工頻變頻切換和單泵雙泵切換，自動按設定時間開機停機。在泵站建設中，針對平原水網地區泵站規模較小的特點，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，比傳統的開敞式引水道有限地節省了工程量，減少了土方開挖和回填土，方便了施工。 二是將“液位自動控制節水灌溉”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。既節省了工程量，又減少了耕地占用。水池壁上預埋安裝壓力變送器和水位觀察管的鍍鋅鋼管，水池邊上設置調壓溢流管。選用專門為本地區低壓管道灌溉研制且不需要加引水、適于自動開機的HDB系列導葉式混流泵。用UPVC雙壁波紋管作為地下管道，用鋼筋混凝土預制接頭，施工方便，漏水少，管壁糙率小。干管和部份支管的進口處安裝蝶閥控制，部份渠尾設置調壓管。用專利產品、工程塑料制造的FN-150(100)農田灌溉節水閥作為田間放水閥，使用壽命長，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、關鍵設備“自控變頻節能控制柜”的原理和工作過程 田間用水量的信息，通過管網壓力的變化，傳遞到壓力水池中，壓力水池中安裝的壓力變送器，把壓力信號變成電模擬量，輸入變頻器控制回路，變頻器根據輸入的模擬量，自動將連接水泵電機的主回路的交流電頻率變化，使管網壓力不斷向設定的“控制壓力”接近，達到恒壓供水。從而使水泵根據田間用水量自動調節供水量，達到節水節能目的。一個泵站安裝兩臺水泵，為了節省投資，采用一臺變頻器控制兩臺電機，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，用可編程控制器設定條件進行控制，還要設置“最高壓力”、“最低壓力”等參數。 控制柜的電路，有變頻器-電機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、可編程時控器外接電路、變頻器外接電路、交流接觸器互鎖電路、手動控制電路、電機工況顯示電路、直流電源外接電路等，另外還設置了相序保護器、熱繼電器等。