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        淺談大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其應(yīng)用

        2018-03-28 11:44:24李東方
        關(guān)鍵詞:控制柜水壓流量

        摘要:在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展中,大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其使用中的認(rèn)識(shí)存在著諸多模糊之處,作者對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)的選擇、管材的選擇、設(shè)備的選擇、供水管網(wǎng)的敷設(shè)與水壓與水流量的關(guān)系等幾方面進(jìn)行了介紹。

        關(guān)鍵詞:設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū);恒壓供水;PVC-U管材;控制柜;水壓;流量

        李東方. 淺談大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2017,37(32):35+37.

        在全國(guó)農(nóng)業(yè)正在大踏步地邁向現(xiàn)代化的今天,集專業(yè)化、市場(chǎng)化、集約化于一身的大、中、小型溫室;大、中、小型冷棚、拱棚的設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)建設(shè)蜂擁而上。不但加速了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程,也為土地分散的山區(qū)、丘陵地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了成功的模式。

        一、農(nóng)業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)的選擇

        農(nóng)業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)大多選用恒壓供水控制系統(tǒng),這是因?yàn)樗谵r(nóng)業(yè)園區(qū)的供水使用中具有其它控制方法不可替代的優(yōu)越性:

        恒壓供水因采用變頻器技術(shù)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率,而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力,比其它控制水泵出口壓力的方式,具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。

        由于潛水泵是在變頻狀態(tài)工作的,運(yùn)行過程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的,所以系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可節(jié)約可觀的電能,其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的,由此產(chǎn)生的社會(huì)效益也非常巨大。

        水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式,按設(shè)定的加速時(shí)間或者因管道壓力減小而加速,避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊,對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響,同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成水泵系統(tǒng)的間歇性振動(dòng)。

        因?qū)崿F(xiàn)恒壓自動(dòng)控制,不需要操作人員頻繁操作,降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了人力。

        潛水泵工作在變頻工況在其出口流量小于額定流量時(shí),泵轉(zhuǎn)速降低,減少了軸承的磨損和發(fā)熱,延長(zhǎng)了泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。

        二、管材的選擇

        在供水管材的選擇上,大多數(shù)都選用PVC-U管材,這是因PVC-U管材所具備的如下特性所決定的:

        PVC-U管材質(zhì)量輕,搬運(yùn)方便,施工強(qiáng)度低,進(jìn)度快,可降低施工成本。PVC-U管壁光滑,對(duì)水流阻力非常小,其粗糙系數(shù)僅為0.009,輸水能力比鐵管提高20%,比砼管提高了40%。埋于地下防嚙咬,抗土壤腐蝕能力強(qiáng),老化速度慢,使用壽命長(zhǎng);耐腐蝕性強(qiáng),耐藥性優(yōu)良,一般的藥液和中弱酸堿液都不易溶解它。維護(hù)費(fèi)用低,維修簡(jiǎn)單,其維修過程不需要昂貴的費(fèi)用和復(fù)雜的工具,維護(hù)費(fèi)用僅是鐵管和砼管的30%左右。具有良好的水密性,管路與配件間用特種膠粘接組合成一體,接點(diǎn)牢固,密閉性強(qiáng)。材料性質(zhì)穩(wěn)定不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),對(duì)水質(zhì)無污染,不結(jié)垢,更不易出現(xiàn)二次污染。

        三、設(shè)備的選擇

        大型設(shè)施園區(qū)供水系統(tǒng)的設(shè)備主要指潛水泵及恒壓供水變頻控制柜,至于電力配置這里就不加討論了。

        在選擇潛水泵時(shí),一定要注意潛水泵的標(biāo)定流量不要大于水源的供應(yīng)量,否則,流量過大的潛水泵沒有充足的水源供應(yīng),就會(huì)處于斷續(xù)供水的狀態(tài),不但浪費(fèi)電能,也會(huì)增加設(shè)備的故障率。

        恒壓供水變頻控制柜對(duì)潛水泵工作狀態(tài)的控制,是由遠(yuǎn)傳壓力表對(duì)管道內(nèi)即時(shí)水壓進(jìn)行測(cè)量,然后將測(cè)量值反饋到控制柜,由控制柜根據(jù)事先設(shè)定的水壓值而調(diào)整潛水泵的工作頻率,從而決定潛水泵的即時(shí)工作狀態(tài)。

        恒壓供水變頻控制柜所測(cè)量的管道壓強(qiáng)是測(cè)量點(diǎn)附近管道內(nèi)的壓強(qiáng),并不代表供水管網(wǎng)內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng),于是,在剛開機(jī)工作和剛剛關(guān)閉所有用水點(diǎn)的一小段時(shí)間內(nèi),管網(wǎng)內(nèi)局部的水壓并不等于遠(yuǎn)傳壓力表所測(cè)得的水壓,有時(shí)偏差很大。

        由于一拖二(拖三)的方法使用變頻控制柜時(shí),兩臺(tái)(三臺(tái))水泵工作狀態(tài)是同步的,所拖的潛水泵工作狀態(tài)是由主機(jī)端傳感的水壓所決定的,這就會(huì)造成管網(wǎng)內(nèi)局部水壓在特殊時(shí)段內(nèi)超出設(shè)定值的可能性更大,從而增加了供水管網(wǎng)因水壓過大而爆管的可能性。

        雖然多井、多泵同時(shí)為同網(wǎng)工作時(shí)也存在上述情況,但因其不采用拖二(拖三)的模式,各井有各自獨(dú)立的控制柜,獨(dú)立的遠(yuǎn)傳壓力表通過不同點(diǎn)測(cè)得的水壓調(diào)整潛水泵的工作狀態(tài),這就大大減少了潛水泵同狀態(tài)工作的可能性,因而管網(wǎng)因水壓過大而爆管的可能性也就會(huì)大大降低。

        四、供水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)

        因?yàn)檗r(nóng)業(yè)園區(qū)用水具有復(fù)雜性和特殊性,在鋪設(shè)供水管道網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)該注意如下問題:

        在多井、多泵同時(shí)向一套地下管網(wǎng)供水的情況下,選擇PVC-U管材的承壓值一定要在使用壓力的3-5倍以上,一井供一管網(wǎng)則不必要求超出過大。

        在用水同時(shí)率較高的情況下,一級(jí)主管道截面積的設(shè)定一定要考慮二級(jí)主管道截面積的總和,二級(jí)主管道截面積的設(shè)定一定要考慮三級(jí)主管道截面積的總和,依此類推。否則就不容易取得需要得到的水壓和流量。

        設(shè)計(jì)使用微噴灌管帶時(shí),開啟各條微噴帶閥門的估算噴水量一定不大于所接主管道的流量,否則,會(huì)因流量不足導(dǎo)致水壓不足。

        設(shè)計(jì)使用較長(zhǎng)的微噴灌管帶時(shí),最好設(shè)計(jì)兩端供水。否則,管帶末端的水壓會(huì)不足。

        五、明確水壓與水流量的關(guān)系

        水壓不等于水量,水壓大只是在一定時(shí)間內(nèi)水量大的一個(gè)因素。水壓是在有水的時(shí)候才能形成的,沒有持續(xù)、充足的水流量供應(yīng)就不可能有所需要的持續(xù)水壓。

        我們這里所說的水壓通常是指水流流經(jīng)管道時(shí)的動(dòng)水壓強(qiáng),即在恒壓供水的條件下,流經(jīng)或者靜止在管道內(nèi)的水流的任意一點(diǎn),沿任意三個(gè)彼此垂直的方向作用的水流壓強(qiáng)大小的平均值。這是一個(gè)與方向無關(guān)的設(shè)定數(shù)。

        由于大型農(nóng)業(yè)園區(qū)用水的同時(shí)率比較高,我們這里所討論的水流量不是流體力學(xué)里面精確計(jì)算出的流量,而只需要簡(jiǎn)單地認(rèn)為Q=SV就可以了(式中Q為流量;S為管道橫截面積;V為管道內(nèi)水流的速率),我們可以粗略地認(rèn)為V為不變量,所以,決定流量的只有S了。當(dāng)使用端同時(shí)打開了N個(gè)Sn面積的閥門,而N×Sn的截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連接各閥門的主管道截面積時(shí),那么連接閥門出口支管的水壓就要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主管道的了,更不會(huì)得到所需要的噴淋水壓。

        出現(xiàn)上述情況時(shí),有人往往將恒壓供水變頻控制柜的水壓值調(diào)高。但是,這時(shí)的水泵是在全速工作的,這樣做,不會(huì)產(chǎn)生積極的效果。

        農(nóng)業(yè)園區(qū)大量用水時(shí),由于農(nóng)時(shí)關(guān)系,人們往往要求更大的水流量。但由于潛水泵流量和水源供應(yīng)的限制以及機(jī)井?dāng)?shù)量滿足不了人們無限急切的心情,在這種況下,還需要人們耐下心來,不要輕易改變控制系統(tǒng)的參數(shù),做徒勞無功的工作。

        六、結(jié)語

        總之,大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)的用水具有用水量大;終端出口密集度大;使用同時(shí)率高;時(shí)間性強(qiáng);對(duì)水壓要求差異大;設(shè)計(jì)與應(yīng)用思路有矛盾;還有短時(shí)間的間歇性等特點(diǎn),這就決定了大型設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的復(fù)雜性,給設(shè)計(jì)工作增加了相應(yīng)的難度。所以,要求我們的設(shè)計(jì)人員必須在全面深入地了解園區(qū)設(shè)施布局與各功能區(qū)的劃分上做足功課,花大力氣理解各功能區(qū)的用水特點(diǎn),站在統(tǒng)籌全局的高度搞好規(guī)劃設(shè)計(jì)。只有如此,才能減小供水系統(tǒng)在使用中的矛盾與壓力,創(chuàng)造出輕松和諧的生產(chǎn)氛圍。

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