一、研究目的 為改變傳統(tǒng)明渠漫灌和過去單井單灌方式，普及推廣管道式節(jié)水灌溉技術，提高農業(yè)集約化生產水平，節(jié)水節(jié)能、增產增收，哈爾濱市日鋒電子有限責公司開發(fā)研制的新型多井恒壓自動控制裝置，可實現一臺恒壓自動控制裝置控制多井灌溉的目的。 二、功能特點 （一）功能 1實現管道恒壓自動控制； 2在同一裝置上可以設定一拖一、一拖二、一拖三或一拖N的工作方式； 3在管網工作壓力范圍內灌溉壓力可根據實際要求設定； 4電機水泵在變頻狀態(tài)下可實現過流、過載、超壓、低壓、缺相和工頻狀態(tài)下過熱的自動保護； 5可以選擇“工頻”或“變頻”狀態(tài)運行。 （二）特點 1操作簡單、使用方便； 2采用管道恒壓灌溉，不需維修渠道，省工省力； 3節(jié)約水電資源，保護自然環(huán)境； 4降低農業(yè)生產成本、增產增收。 三、工作原理 （一）系統(tǒng)構成 恒壓自動控制系統(tǒng)主要由變頻恒壓自動控制裝置（虛線框內）、電機、水泵、壓力傳感器、管網、噴灌設備等構成，其中變頻恒壓自動控制裝置主要由變頻器、控制器、控制電路等構成。工作程序見圖一 （二）工作原理 微機控制器實時檢測壓力傳感器輸出的管網壓力信號，并將此信號送到PID調節(jié)器上與設定值相比較，運算處理后，按微機設定程序實現各種控制要求，從而達到恒壓變流量供水的目的。 （三）操作程序 1 接通主回路電源開關和控制回路電源開關； 2 根據用水流量、系統(tǒng)壓力及管網完好率選用工作消耗數量,然后再根據工作水泵數量在控制器上進行設定； 3 轉動旋鈕Q2,使旋鈕指到選定的工作泵位置； 4 轉動旋鈕Q1,使旋鈕指到“工頻”或“變頻”位置，如選工頻運行時再啟動對應水泵按鈕，水泵即開始工作，此時不是恒壓灌溉，只是作為備用。停止工作時按停止對應按鈕。如果Q1指到“變頻”位置時水泵自動開始工作，然后在控制器上設定所需要的壓力，裝置將系統(tǒng)壓力自動鎖定在設定壓力值上，如需停止工作時將Q1轉到停止位置，關斷主回路電源開關和控制回路電源開關。 （四）工作程序 恒壓灌溉工作程序見圖二，圖中“1#變頻”、“1#工頻”、“2#變頻”、“2#工頻”、“3#變頻”、“3#工頻”是控制器接點，開機后系統(tǒng)壓力低于設定壓力，壓力傳感器輸出信號輸入到控制器，與控制器設定壓力信號進行比較后，控制器輸出信號輸入到變頻器，同時控制器“1#變頻”接點閉合，“1#”水泵接到變頻器輸出端，處于變頻運行狀態(tài)。變頻器輸出頻率由“0”開始逐漸上升，系統(tǒng)壓力也隨著頻率上升而增加，當頻率上升到某一值時，系統(tǒng)壓力達到設定值，此時頻率不再上升，系統(tǒng)壓力也不變，當用水量減少時，系統(tǒng)壓力就會高于設定壓力，控制器輸出信號又使頻率下降，系統(tǒng)壓力也隨著下降，當系統(tǒng)壓力降到設定值時，頻率不再變化，使系統(tǒng)壓力維持在設定值恒定；當用水量大量增加時，系統(tǒng)壓力低于設定壓力，控制器輸出信號使頻率上升，系統(tǒng)壓力也隨著上升，當頻率上升到50HZ時，系統(tǒng)壓力仍然低于設定壓力時，控制器“1#變頻”接點斷開，變頻器輸出頻率降到“0”，然后“1#工頻”接點閉合，使“1#”水泵接在工頻電源上，經過延時后“2#變頻”接點閉合，使“2#”水泵接到變頻器輸出端在變頻狀態(tài)下工作，由于系統(tǒng)壓力還沒有達到設定壓力，變頻器在控制器控制下，頻率又由“0”開始逐漸上升，系統(tǒng)壓力也隨著頻率的上升而升高，當頻率上升到50HZ系統(tǒng)壓力還低于設定值時，“2#變頻”接點斷開，頻率又降到“0”“2#工頻”接點閉合，使“2#”水泵接到工頻電源上運轉，再經過延時，“3#”變頻閉合，使“3#”水泵在變頻狀態(tài)下運轉，直至系統(tǒng)達到設定值時，頻率不變；當系統(tǒng)用水量下降后，系統(tǒng)壓力高于設定壓力值時，變頻器頻率開始下降，直降到“0”時，系統(tǒng)壓力仍然高于設定壓力這時控制器“1#工頻”接點斷開，“1#”水泵停止工作，此時系統(tǒng)壓力要是低于設定壓力，變頻器頻率又開始上升，維持系統(tǒng)壓力在設定值上恒定；如果“1#”水泵停止工作后，系統(tǒng)壓力仍然高于設定壓力，變頻器頻率等于“0”時“2#工頻”接點斷開，“2#”水泵停止工作，這時只有“3#”水泵在變頻狀態(tài)下工作，維持系統(tǒng)壓力在設定值上恒定；當用水量又增大時頻率又開始上升，直到50HZ系統(tǒng)壓力仍然低于設定壓力時“3#變頻”斷開，頻率又降到“0”，“3#工頻”接點閉合，經過延時“1#變頻”又閉合，頻率又由“0”開始上升，如此循環(huán)周而復始，實現恒壓灌溉的目的。 四、實例應用 北京市豐臺區(qū)，自90年代初就開始應用一罐控制多井灌溉技術，94年工程已經發(fā)展到100多處，工程有效灌溉面積3萬多畝。96年引進日本變頻恒壓供水技術后，在原有工程設施的基礎上，技術上進行了革新，設備上進行了更新換代，從根本上解決了過去管網系統(tǒng)的水錘問題（由于水錘作用，經常導致管網上接頭斷裂，增加管網維修費，并直接影響農田灌溉）。新設備性能穩(wěn)定，壓力恒定，流量分配均勻，而且節(jié)水節(jié)能。 96年哈爾濱市日鋒電子有限責任公司自行研制開發(fā)的多井恒壓自動控制裝置，現已在省內得到應用。哈市諸多工礦企業(yè)、小區(qū)采暖、供水工程、水源地和水廠集中給水控制均采用哈市日鋒電子有限責任公司生產的高性能BT- 系列變頻恒壓供水裝置，對多臺泵供水時，采用一臺恒壓自動控制裝置拖動多臺水泵的方式。 有三種供水方式可供選擇： 1、變頻泵、工頻泵固定方式； 2、變頻泵、工頻泵交換方式； 3、變頻泵、工頻泵循環(huán)方式。 在我國變頻恒壓供水技術已有十多年發(fā)展歷史，經多年研究和應用，該技術已十分成熟，在社會上取得了巨大的經濟效益和社會效益。 五、技術分析和經濟評價 （一）技術分析 在技術性能和工作運行方面，變頻供水裝置優(yōu)于壓力罐供水裝置。首先，管網壓力恒定，水量分配平穩(wěn)，管網水錘作用趨近于零，可節(jié)省管網維護費用；其次，全天候運行，根據實際需要設定時段自動定時運行；第三，整機性能穩(wěn)定，使用壽命長，對電源過流、過載、超壓、低壓和缺相等均有自動保護功能，本裝置操作簡單，安全可靠，機械損失小。 （二）經濟評價 泵房占地面積小，若把供水分配器安裝在凍層以下工作井內，既節(jié)省泵房建設費用，又節(jié)省冬季取暖和人員開支費用，無環(huán)境污染；還可將本裝置放置離井方圓200米以內任一室內。對水泵進行無級調速，電機轉速隨用水量變化而變化，當電機轉速發(fā)生變化時，功率消耗隨之發(fā)生變化，實現節(jié)電運行，節(jié)電率一般能達到30－70％；設備無人監(jiān)管，節(jié)省人員開支；選用先進電子元件和電力器材設計組裝，整機性能穩(wěn)定，使用壽命長，操作簡單，安全可靠，機械損失小，減少維修管理費。見附表——技術分析和經濟評價 六、應用范圍 1、樓房住宅小區(qū)集中采暖和給水工程； 2、微灌、噴灌和噴泉工程； 3、工礦企業(yè)生產集中給水工程； 4、鍋爐補水、循環(huán)系統(tǒng)的控制； 5、水廠、泵站恒壓、恒流控制。 多井恒壓自動控制裝置的研制是集中供水工程水源樞紐設備改造的一次技術革命，該裝置在農田管道節(jié)水灌溉領域有著廣闊的應用前景和發(fā)展前途。