[发明专利]基于变频恒压控制下的喷微灌单元设计方法

摘要

本发明公开了一种基于变频恒压控制下的喷微灌单元设计方法，将变频技术和自动化技术应用于喷微灌设计中，能够自动调节泵的运行特性与管网实际变化的运行状况相适应，根据田间用水量的变化，自动调节电流频率，改变水泵转速，实现管网流量变化时系统压力恒定不变的要求。采用本发明的单元设计法，对喷微灌系统进行压力分单元、分级控制，使整个系统任意两个灌水器的压力差均在设计允许压力变幅内，极大地提高了系统灌水均匀度，适应我国农村土地承包责任制和农业种植结构多样化条件下的农民灌溉用水的要求，实现适时适量的科学灌水，并具有节水、节能、系统自动化程度较高，运行管理方便的特点。

主权项

1、一种基于变频恒压控制下的喷微灌单元设计方法，所述的变频恒压控制系统是系统包括设置在网管系统6的压力控制点4上的电机5及压力传感器3，压力传感器3的信号输出与PID控制器2的信号输入相连接，PID控制器2的信号输出与变频器1的信号输入相连接，变频器1的信号输出与水泵电机5相连接，其特征在于，所述的喷微灌单元设计方法包括以下步骤：1)、压力单元的划分根据系统要求，确定系统设计压力变幅，划分压力单元及每一压力单元内的支管条数，要求每一压力单元内任意两个灌水器的工作压力差必须在系统设计压力变幅内，即满足下式要求： Himax-Himin≤ΔHy 其中：Himax-第i单元灌水器最大工作压力，m，i＝1，2，…，n；Himin-第i单元灌水器最小工作压力，m，i＝1，2，…，n；ΔHy-系统设计压力变幅，m。喷灌系统ΔHy＝Hs×20％，Hs为喷头设计工作压力，m；微灌系统ΔHy＝hv×hd，hv为设计允许水头偏差率，hd为灌水器设计水头，m。2)、确定压力控制点及控制压力值压力控制点一般选在管网枢纽处，当喷微灌面积大于1000亩时，也可将压力控制点选在各个压力单元管网入口处。根据以下公式确定设计控制压力值：Hic＝Hid+ΔHi+ΔZi 其中：Hic---第i单元的设计控制压力值，m，i＝1，2，…，n；Hid---第i单元入口的设计工作压力，m，i＝1，2，…，n；ΔHi---第i单元入口至压力控制点的水头损失，m，i＝1，2，…，n；ΔZi---第i单元入口与压力控制点之间的地形高差，m，i＝1，2，…，n。3)、根据前两步计算结果确定加压泵和变频恒压控制系统(1)加压泵的确定在前面计算的基础上，计算系统所需总扬程和流量，进行加压泵选型。①系统所需总扬程： H＝Hicm+h+h0+zH---系统所需总扬程；Hicm---单元设计控制压力值的最大值。如果有两个以上单元，必须分单元进行计算，取其中的最大值；h---从压力控制点到管网首部枢纽处的管道沿程水头损失和局部水头损失之和；h0---首部枢纽需要的总水头；Z---压力控制点与管网首部枢纽处的地形高差。②系统流量：$Q_0=\frac{\mathrm{\alpha mA}}{\mathrm{\eta Tt}}$ Q0---系统设计流量，m3/h；α---作物种植比例；A---系统设计灌溉面积，m2；η---灌溉水利用系数；T---一次灌水延续时间，d；t---系统每天工作时间，h。根据以上计算的系统总扬程和流量，确定加压泵型号。(2)变频恒压控制系统的确定根据加压泵的功率确定变频器的功率，一般变频器的功率比加压泵的功率大一个型号，如加压泵的功率为5.5KW，则选取变频器的功率为7.5KW，同时，根据划分的压力单元、压力控制点及控制压力值确定变频恒压控制系统的压力分级及控制压力值，系统划分为几个压力单元，变频恒压控制系统压力分级就分为几级，每一级的控制压力值为相应单元的控制压力值。