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        淺談大型設施農業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其應用

        2018-03-28 11:44:24李東方
        農業(yè)工程技術·綜合版 2017年11期
        關鍵詞:控制柜水壓流量

        摘要:在農業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展中,大型設施農業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其使用中的認識存在著諸多模糊之處,作者對農業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)的選擇、管材的選擇、設備的選擇、供水管網的敷設與水壓與水流量的關系等幾方面進行了介紹。

        關鍵詞:設施農業(yè)園區(qū);恒壓供水;PVC-U管材;控制柜;水壓;流量

        李東方. 淺談大型設施農業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)及其應用[J]. 農業(yè)工程技術,2017,37(32):35+37.

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

        一、農業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)的選擇

        農業(yè)園區(qū)供水控制系統(tǒng)大多選用恒壓供水控制系統(tǒng),這是因為它在農業(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改變電動機電源頻率,而達到調節(jié)水泵轉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,運行過程中其轉速是由外供水量決定的,所以系統(tǒng)在運行過程中可節(jié)約可觀的電能,其經濟效益是十分明顯的,由此產生的社會效益也非常巨大。

        水泵電動機采用軟啟動方式,按設定的加速時間或者因管道壓力減小而加速,避免電動機啟動時的電流沖擊,對電網電壓造成波動的影響,同時也避免了電動機突然加速造成水泵系統(tǒng)的間歇性振動。

        因實現(xiàn)恒壓自動控制,不需要操作人員頻繁操作,降低了人員的勞動強度,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,泵轉速降低,減少了軸承的磨損和發(fā)熱,延長了泵和電動機的機械使用壽命。

        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管材質量輕,搬運方便,施工強度低,進度快,可降低施工成本。PVC-U管壁光滑,對水流阻力非常小,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,老化速度慢,使用壽命長;耐腐蝕性強,耐藥性優(yōu)良,一般的藥液和中弱酸堿液都不易溶解它。維護費用低,維修簡單,其維修過程不需要昂貴的費用和復雜的工具,維護費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,接點牢固,密閉性強。材料性質穩(wěn)定不易發(fā)生化學反應,對水質無污染,不結垢,更不易出現(xiàn)二次污染。

        三、設備的選擇

        大型設施園區(qū)供水系統(tǒng)的設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,一定要注意潛水泵的標定流量不要大于水源的供應量,否則,流量過大的潛水泵沒有充足的水源供應,就會處于斷續(xù)供水的狀態(tài),不但浪費電能,也會增加設備的故障率。

        恒壓供水變頻控制柜對潛水泵工作狀態(tài)的控制,是由遠傳壓力表對管道內即時水壓進行測量,然后將測量值反饋到控制柜,由控制柜根據(jù)事先設定的水壓值而調整潛水泵的工作頻率,從而決定潛水泵的即時工作狀態(tài)。

        恒壓供水變頻控制柜所測量的管道壓強是測量點附近管道內的壓強,并不代表供水管網內各個點的壓強,于是,在剛開機工作和剛剛關閉所有用水點的一小段時間內,管網內局部的水壓并不等于遠傳壓力表所測得的水壓,有時偏差很大。

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

        雖然多井、多泵同時為同網工作時也存在上述情況,但因其不采用拖二(拖三)的模式,各井有各自獨立的控制柜,獨立的遠傳壓力表通過不同點測得的水壓調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,因而管網因水壓過大而爆管的可能性也就會大大降低。

        四、供水管網的設計

        因為農業(yè)園區(qū)用水具有復雜性和特殊性,在鋪設供水管道網絡時應該注意如下問題:

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

        在用水同時率較高的情況下,一級主管道截面積的設定一定要考慮二級主管道截面積的總和,二級主管道截面積的設定一定要考慮三級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。

        設計使用微噴灌管帶時,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,會因流量不足導致水壓不足。

        設計使用較長的微噴灌管帶時,最好設計兩端供水。否則,管帶末端的水壓會不足。

        五、明確水壓與水流量的關系

        水壓不等于水量,水壓大只是在一定時間內水量大的一個因素。水壓是在有水的時候才能形成的,沒有持續(xù)、充足的水流量供應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管道時的動水壓強,即在恒壓供水的條件下,流經或者靜止在管道內的水流的任意一點,沿任意三個彼此垂直的方向作用的水流壓強大小的平均值。這是一個與方向無關的設定數(shù)。

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

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

        農業(yè)園區(qū)大量用水時,由于農時關系,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的限制以及機井數(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、結語

        總之,大型設施農業(yè)園區(qū)的用水具有用水量大;終端出口密集度大;使用同時率高;時間性強;對水壓要求差異大;設計與應用思路有矛盾;還有短時間的間歇性等特點,這就決定了大型設施農業(yè)園區(qū)供水系統(tǒng)設計與應用的復雜性,給設計工作增加了相應的難度。所以,要求我們的設計人員必須在全面深入地了解園區(qū)設施布局與各功能區(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,站在統(tǒng)籌全局的高度搞好規(guī)劃設計。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氛圍。

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