變頻設備在育秧大棚微噴中的應用

張　杰　吳立東　薛喜朋

農田澆灌在農業生產中一直是一項非常重要而繁重的工作。現在大力提倡發展現代化農業,不但能夠提高糧食安全生產的機械化水平,促進農民增收,還能夠減輕農田工作的勞動強度。

在一般情況下,水泵采用恒速交流電動機拖動,而用水量卻是變化的,為了保證水池的正常供水,工人要在現場經常調節擋板或閥門開度大小來控制水泵的抽水量,或者將水池中用不完的水白白流掉。這樣做不僅增大了工人的勞動強度,而且有大量的電能浪費在水泵閥門阻力的損失上,因此就要求水泵處于變工況運行,若利用變頻器進行調速,以調節電動機轉速的方法取代調節擋板或閥門,則不僅可以減輕工人的勞動強度,還能達到節約電能目的,對提高企業經濟效益有重要意義。

三年來,黑龍江省泰來農場寒地水稻旱育稀植育秧,育秧大棚全部采用機電井變頻自動化程控微噴設備,有效改善農場職工在育秧大棚人工灑水作業,實現了無人值班和早、中、晚定時自動化供水,延長了相關設備的使用壽命,節約了電費,也減少了運行管理成本。

目前,泰來縣水稻種植面積和產量位居全市之首。今秋,他們在水稻育秧大棚建設上采取村集中育秧+分戶管理育秧模式。大興鎮青崗村、阿拉新村集中新建了兩處共130棟的水稻育秧大棚小區,每個育秧大棚360平方米,總面積達到了46800平方米。湯池鎮伯大街村集中新建的30棟大棚,分別由30戶水稻種植戶負責建設、管理,每棟大棚面積達400平方米。目前,全村育秧大棚面積近兩萬平方米,為全村水稻產業的發展奠定了堅實的基礎。截至目前,全縣已建設集中育秧小區12個。

育秧基地單井控制大棚100棟,每棟大棚0.6畝,控制大棚面積60畝。機電井1眼,深110米,井徑273毫米,潛水泵1臺型號250QJ-100-60,變頻器1臺型號KJS1111-37/1, 微噴型號DHW-16,每棟安裝26個噴頭,噴頭間距2.5米,工作壓力0.5-3.5Pa,射程5～9米。

使用變頻恒壓自動化控制供水,工作壓力設在4 Pa,首先應掌握變頻器的基本知識,以便在搬運、安裝、調試、運行與檢修過程中參照執行。其次,變頻器在安裝時應注意周邊環境,要將其設在便于空氣流暢的場所,避免設在高溫、高壓、易燃、易爆、強光和高電磁干擾的環境中,這樣才能保證變頻器順利操作和運行。

變頻是用模塊編輯程控制的儀器,系統的初始化、開機命令的檢測、數據采集子程序、控制量運算子程序、置初值子程序、電機控制子程序,都是自由動運模塊控制。變頻器控制的水泵電機停止到啟動及啟動到停止都是由模塊實現帶載軟啟動,旁路工頻運行,進行恒壓控制,變頻器的起動、停止分別使用觸摸屏或文本顯示器等設備進行軟控制和模塊自動控制,避免了啟動大電流給潛水泵帶來的沖擊。系統供水采用變頻泵循環方式,定時開關泵。采用由故障診斷和報警輸出模塊對該開關的狀態實時檢測,當選擇手動功能時,模塊只進行檢測報警,由人工通用過的面板上的按鈕和開關進行潛水泵的工頻起、停;當選擇自動功能時,所有控制、報警均由自動模塊控制完成。

潛水泵使用變頻器進行后,水泵運行十分鐘平穩,電機實現了柔性啟動,啟動電流大大減小,對機組沒有任何沖擊,相應延長了設備的使用壽命,大大減少了維修工作量,減少了維護成本。變頻器有效的水壓閉環控制功能使水壓調節平滑可靠,轉速無波動。電機與多功能閥門聯動,只要給定頻率,機電啟動,多功能閥自動啟動,使得開關機組變的簡單。當變頻器投入運行后,電網側功率因數可提高到0.96以上,這樣在各種負荷下,電網側電流大大下降,電機的無功電流也可由變頻器得到補償。

變頻器供水系統具有零流量停機功能,使設備在大棚管網壓力達到設定值后處于休眠狀態;當壓力不足時,又可重新啟動,真正實現節能的目的。變頻器控制全自動運行,性能穩定可靠,泵房可實現無人值守確保證安全。變頻器使用模塊作為控制器,硬件結構簡單成本低;系統的運行參數,在用水量上發生變化時能保持水壓恒定以滿足用水要求。另外,S7-200(CPU224XP CN)模塊基本顯示器(系統參數顯示、設定、系統運行軟件控制設備)連接,另一個與設備通訊控制連接,實現了無人遠程控制供水的目的。

變頻器在育秧大棚采用自動化程控微噴設備,有效降低了系統對管路密封性能的破壞,延長了設備的使用壽命,同時維護量也明顯減少,提高了系統的自動化程度,節約了大量電能和水源,符合國家節能降耗的要求。

(作者單位:162414黑龍江省泰來農場水務局)