变频调速分级恒压灌溉自动控制系统及应用

戴新伟

（甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃景泰730400）

现阶段我国农业在灌溉方面应用最广泛的技术当属微喷灌技术，此技术具有节约水资源、增加土地产量、适应能力极强等优点，并逐渐向节能、精准灌溉、自动化管理、对多目标进行灌溉等领域发展。根据大量的调查表明，截至2018年底，我国节水灌溉工程的总体面积已经达到了30万hm2，其中应用微喷灌技术的土地面积就已高达8万hm2，占总节水灌溉面积的27%左右。灌溉是否有均匀性，是喷微灌工程设计中用来考量灌溉水质量最好的方法与途径，无论是作物增产还是节水效果方面都有着千丝万缕的联系和密不可分的关系。因为水泵电动机在运行的过程中几乎都会应用工频电源来进行工作，如果水泵的运行效率出现了偏低等问题，势必第一时间会出现无法与管理和流量、压力变化相适应的问题。当灌溉的面积偏多时，再继续使用具有传统的控制调节措施，就会产生一定的影响，无法与灌溉要求的均衡度相符合。因此，必须要加大变频调速分级恒压灌溉自动控制系统研究与分析的力度。基于此，本文对变频调速分级恒压灌溉自动控制系统和应用进行了进一步的分析与研究。

1 变频调速恒定压力控制机理

变频调整保持恒定压力供水的原理是使用变频器设备确保水泵电动机（连接变频器）的转数进行科学、合理的调整，最终实现恒压供水。水泵的特点是决定恒压控制原理的主要因素。

2 变频调速分级恒压灌溉控制系统构成

系统是由压力可变的调控器（十分精密）、控制器（可通过计算机编程）、压力远传表、编程时控的形状、各零件（电气控制）一起组合而成。该设备与传统的控制系统对比具有明显的不同，一些性能得以提升，该新型系统构成能够在同一时间对1台或者3台水泵电动机全部执行自动式的管理与控制。与此同时，还有变频调速与全制动闭环控制功能的机电一体化智能设备。此转换电路不但能够根据农作物不同的灌溉需求对压力实现自动调解，并可以有效实现分级的、恒定压自动供水灌水，还能进一步确保灌溉过程中出水均匀。

3 变频调速分级恒压灌溉控制系统的工作原理

首先，通过远传压力的检测以及管网的控制压力，将压力有效改变成为电信号，转变成为电信号后再传递给主控制器，通过该设备把压力反馈以及压力信号进行合理的比较，经过调整得出频率的给定信号，信号的作用是对变频器的工作频率进行科学的管理。根据大量的实践证明，其能够较为合理的对水泵的转数和流量控制，保证管网的流量变化，让控制点的压力一直保持不变。

其次，通过主控制器能根据压力的不同实现上控信息和下控信息，直接传导给编程所用的控制器，再经过多段的压力设置，将其中的电路以自动的方式转化成为压力，然后根据设定好的灌溉区域进行自动型的节水灌溉。

4 主要的系统功能

一是其中有多段压力设置转换电路，可以按照农作物对灌溉要求的不同，分层、自动的对不同灌溉区域进行压力等级的转换，同时还能够将电池阀以自动的方式进行开启或者关闭，对需要灌溉的所有区域全部采用分层、分级、分区域的灌溉工作。

二是变频调速分级恒压灌溉控制系统设置了手动与自动2种方式进行电路的切换，依照出口的压力改变，系统可实现水泵转速的自动调节，确保保持管网内的恒定压力。但是需要注意的是，如果电路运转中出现不可避免的问题，即可以将其系统调整到手动挡位，保证水泵能够正常的运转与工作，确保农田灌溉不会被中断。

三是此系统能够根据已经设置好的灌溉制度，以自动的形式对农作物进行灌溉工作。

四是采用PIC管理和控制水泵全循环软件的启动。与此同时，在故障发生时第一时间进行预警。另外，还具有电路的短路、过载、瞬间断电保护等功能。

5 变频调速分级恒压灌溉自动控制系统所应用的范围

5.1 面积较大的农田

喷微灌技术进行大面积农田灌溉都是应用轮流灌溉的工作方法，所以各个轮灌组对于水泵提供的流量与压力要求会有很多不同的要求，面对这种情况，可以采用变频调速分级恒压灌溉制动控制系统。

5.2 地势较高的区域

喷微灌技术应用在地势较高的区域时，各个灌水器对于水泵提供的压力要求之间会有一定的差异性，此时可根据设计允许压力变幅对所需要灌溉的区域进行科学的划分，各个需要灌溉的分区对于水泵提供的流量和压力自然会有不同性质，要采用变频调整器对压力进行分定处理。

5.3 将一机多用真正地实现

当只有一个水源而各种植物所要求的灌溉方式不同时，如一个水井源控制区域，对于梨树需要采用的灌溉方式是滴灌，而所种植的小麦则需要应用喷灌的方式来进行灌溉，不同的植物对水泵所提供的流量和压力会有不同的要求，为了满足不同植物对水泵的要求，应用变频调整的压力分级系统可实现有效的灌溉。

6 变频调速分级恒压灌溉自动控制系统分级压力等级的确定

将灌溉的总体区域分为若干个分区，明确管网系统的压力，设计喷微灌工程，有效满足管理的需求，且非常方便，将管网压力控制点集中于该区域，如果所需要灌溉的面积非常大，可以将压力控制点选在若干个分区管网入口。

7 结语

科学、合理的应用系统，如果灌溉的面积偏大，或者地势处于较高时，单单应用一个恒定的管网压力不能满足灌溉的整体地区，同时也不能确保灌溉的均匀度。在微喷灌系统传统设计的基础上，可以根据压力等级的不同对需要灌溉的区域进行科学划分，不同区域所应用的压力自然具有差异性，要真正地实现分级恒压自动供水，以此满足喷灌均匀度的要求。