变频设备在育秧大棚微喷中的应用

张　杰　吴立东　薛喜朋

农田浇灌在农业生产中一直是一项非常重要而繁重的工作。现在大力提倡发展现代化农业,不但能够提高粮食安全生产的机械化水平,促进农民增收,还能够减轻农田工作的劳动强度。

在一般情况下,水泵采用恒速交流电动机拖动,而用水量却是变化的,为了保证水池的正常供水,工人要在现场经常调节挡板或阀门开度大小来控制水泵的抽水量,或者将水池中用不完的水白白流掉。这样做不仅增大了工人的劳动强度,而且有大量的电能浪费在水泵阀门阻力的损失上,因此就要求水泵处于变工况运行,若利用变频器进行调速,以调节电动机转速的方法取代调节挡板或阀门,则不仅可以减轻工人的劳动强度,还能达到节约电能目的,对提高企业经济效益有重要意义。

三年来,黑龙江省泰来农场寒地水稻旱育稀植育秧,育秧大棚全部采用机电井变频自动化程控微喷设备,有效改善农场职工在育秧大棚人工洒水作业,实现了无人值班和早、中、晚定时自动化供水,延长了相关设备的使用寿命,节约了电费,也减少了运行管理成本。

目前,泰来县水稻种植面积和产量位居全市之首。今秋,他们在水稻育秧大棚建设上采取村集中育秧+分户管理育秧模式。大兴镇青岗村、阿拉新村集中新建了两处共130栋的水稻育秧大棚小区,每个育秧大棚360平方米,总面积达到了46800平方米。汤池镇伯大街村集中新建的30栋大棚,分别由30户水稻种植户负责建设、管理,每栋大棚面积达400平方米。目前,全村育秧大棚面积近两万平方米,为全村水稻产业的发展奠定了坚实的基础。截至目前,全县已建设集中育秧小区12个。

育秧基地单井控制大棚100栋,每栋大棚0.6亩,控制大棚面积60亩。机电井1眼,深110米,井径273毫米,潜水泵1台型号250QJ-100-60,变频器1台型号KJS1111-37/1, 微喷型号DHW-16,每栋安装26个喷头,喷头间距2.5米,工作压力0.5-3.5Pa,射程5～9米。

使用变频恒压自动化控制供水,工作压力设在4 Pa,首先应掌握变频器的基本知识,以便在搬运、安装、调试、运行与检修过程中参照执行。其次,变频器在安装时应注意周边环境,要将其设在便于空气流畅的场所,避免设在高温、高压、易燃、易爆、强光和高电磁干扰的环境中,这样才能保证变频器顺利操作和运行。

变频是用模块编辑程控制的仪器,系统的初始化、开机命令的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序,都是自由动运模块控制。变频器控制的水泵电机停止到启动及启动到停止都是由模块实现带载软启动,旁路工频运行,进行恒压控制,变频器的起动、停止分别使用触摸屏或文本显示器等设备进行软控制和模块自动控制,避免了启动大电流给潜水泵带来的冲击。系统供水采用变频泵循环方式,定时开关泵。采用由故障诊断和报警输出模块对该开关的状态实时检测,当选择手动功能时,模块只进行检测报警,由人工通用过的面板上的按钮和开关进行潜水泵的工频起、停;当选择自动功能时,所有控制、报警均由自动模块控制完成。

潜水泵使用变频器进行后,水泵运行十分钟平稳,电机实现了柔性启动,启动电流大大减小,对机组没有任何冲击,相应延长了设备的使用寿命,大大减少了维修工作量,减少了维护成本。变频器有效的水压闭环控制功能使水压调节平滑可靠,转速无波动。电机与多功能阀门联动,只要给定频率,机电启动,多功能阀自动启动,使得开关机组变的简单。当变频器投入运行后,电网侧功率因数可提高到0.96以上,这样在各种负荷下,电网侧电流大大下降,电机的无功电流也可由变频器得到补偿。

变频器供水系统具有零流量停机功能,使设备在大棚管网压力达到设定值后处于休眠状态;当压力不足时,又可重新启动,真正实现节能的目的。变频器控制全自动运行,性能稳定可靠,泵房可实现无人值守确保证安全。变频器使用模块作为控制器,硬件结构简单成本低;系统的运行参数,在用水量上发生变化时能保持水压恒定以满足用水要求。另外,S7-200(CPU224XP CN)模块基本显示器(系统参数显示、设定、系统运行软件控制设备)连接,另一个与设备通讯控制连接,实现了无人远程控制供水的目的。

变频器在育秧大棚采用自动化程控微喷设备,有效降低了系统对管路密封性能的破坏,延长了设备的使用寿命,同时维护量也明显减少,提高了系统的自动化程度,节约了大量电能和水源,符合国家节能降耗的要求。

(作者单位:162414黑龙江省泰来农场水务局)