节能技术在农业水利工程设计中的运用

贾翠霞， 郝心伟

（青州水建工程建设有限公司）

1 节能技术在农业水利工程中的价值

对于节能技术来说，主要体现在节约水资源以及电能，同时要对太阳能合理利用，进而实现节约种植成本的效果。以节水灌溉工程为例，高效节水灌溉技术在满足农作物生长的同时可以减少水资源浪费，目前低压管道灌溉、喷灌以及微灌是主要的类型，微灌方法又可根据灌溉设备划分为泉涌灌、滴灌、渗灌。整体来看，该技术省水省工，不需要利用过多的土地资源，在合理控制下还可以避免大水漫灌导致农作物根系缺氧或者烂根。

2 农业水利工程的灌溉水泵设计中使用节能技术

2.1 在农业水利工程中灌溉水泵节能变频调速设计原理

在设计农业水利工程过程中，为了降低灌溉的能源消耗，使用节能变频调速技术，可以满足灌溉需要，提高节能效果。在设计灌溉系统中需要使用节能变频调速技术。在设计前，需要充分了解认识灌溉系统的调速原理。灌溉水泵节能变频调速设计目的主要通过对水流量的精准控制，通过转速，阀门等对流速进行调节控制。如果水泵中实际压力小于标准压力，会提高变频器的输出频率，还会加快系统转速，增加水利管网压力。如果水泵中实际压力超过标准压力，会降低输出效率，减少系统的转速，减少农业水利管网压力。在调节变频器频率中应用节能变频调速技术，可以降低灌溉能量应用。

2.2 辅助变频器的应用

在节能灌溉过程中必须实时监控水流量，而达到这一目标需要利用有关技术，把压力信号转化为电信号，之后把数据传输到控制器当中，通过电模拟量控制回路中的交流电频率。在农业水利工程的节能灌溉系统中可以实时监控灌溉流量，对管道压力变化进行检测，加强对管道压力检测技术，进而更好的控制灌溉系统节能性。将管道中的压力信号通过设备转变形成电信号，使用电量模拟的方法，将电信号输入到控制器中，进而可以观察到变频器中管道压力的情况，还可以自动调节交流电的频率，优化水泵的运行线路，降低能量消耗。

2.3 变频器设计要点

变频器的应用在节能灌溉系统中十分关键，主要是调节水泵转速，可结合流量需求压力大小加以控制。设计过程中必须把控频率上升曲线，启动系统后电动机从零逐渐达到标准频率，以此减少对电网的冲击，保护电动机。变频器能够实现恒压供水，并根据水泵压力变化调节系统流速和流量，以此降低人力成本。在变频器的设计中需要注意加强实际应用，要求可以满足农业的多样化的用水需要，对水泵转速进行更好地调节。在管网中要求可以使用变频器达到恒压变速，在启动系统后，变频器的电动机频率为0，然后逐渐上升，调节达到标准的频率，在启动过程中降低电网以及电流的冲击，稳定电网运行。根据水泵压力的变化，控制变频器的恒压供水，及时调节系统的流量以及流速，促进系统的自动化运行，减少农业的人力成本。通过设计创新，增加变频器的精度，优化调节水利管网中水泵的转速，针对管网压力进行精确调节，增强灌溉过程中对水资源的利用率。

2.4 在农业水利工程中灌溉水泵的自动控制技术

在农业水利工程设计过程中使用变频器PID的调节功能，加强自动控制，在变频器系统内部使用PID运算。根据压力以及流变的变化可以导致水泵转速额变化，通过变频器可以对水泵转速进行控制，加强差异化的系统控制。使用变频器参数对管网压力进行设置，进而达到自动化运转系统的目的。

2.5 科学设计水泵自动控制技术

在现代农业的发展下，农业水利灌溉系统具有自动化特点，可以根据种植需要调整灌溉策略，所以要求设计过程中发挥PID调节功能，提升系统自动化控制能力。节能灌溉系统运行的关键在于根据流量和压力情况调节水泵转速以及电机振荡问题。通过科学手段设定变频器PID可以达到这一目标，让系统使用寿命得到延长[1]。

3 农业水利工程中灌溉系统的节能配套措施

3.1 田间系统设计要点

①在设计田间管网布置过程中，需要充分考虑道路、农林、农业的分布情况，还需要考虑地形条件等。在布置中应用梳状单向布置，在配水管网设计过程中需要根据地势做好毛管、支管、分干管以及干管，还需要根据灌溉中对节水效率的要求，优化管网细节以及泵房内容等。②在设计泵房过程中，需要充分以泵房为核心设计，使用彩钢板房，设计好施肥箱，过滤器以及管道，阀门等设施，还需要严格按照整洁简单的原则，安装好各种设备，充分考虑日常维修操作，保证泵房的正常运行。③在布置管网过程中，先布置干管，主要埋设在地下，使用UPVC的材质管道，使用80cm的管道深度，并使用三通安装，在干管中进行供水，还需要衔接好过滤器，泵房的关系，保证可以满足不同的农业的灌溉需求[2]。

3.2 滴灌系统设计

在设计农业水利工程的灌溉时，在加强田间系统设计基础上，必须对滴灌系统进行精心的设计。注意在设计期间，首先应当将优质的滴灌水头和滴头选择好，然后按照偏差展开科学分配，干管和支管的相关水利参数则需要认真计算。分配偏差以及选用滴头时，一定要使用补偿式的滴头，采用这样的设计方式能够对农业灌溉，所需要承受的压力进行有效调节，同时能够对水流量进行补充。其中，水头的偏差应当保持在10cm的范围内，在滴灌系统中设计毛管以及支管需要严格控制设计质量，在分配过程中应用水头偏差，压力补偿式的滴头，其中毛管的水头偏差为10cm。在灌溉系统中支管以及毛管也属于重要的组成部分。在设计并计算干管以及支管的水力时，需要分开操作。干管的水力计算通过滴灌水头损失的方式进行。支管水力计算时，由于干管流量等于所有的支管的水力，因此，需要考虑干管水力的情况。支管是在分干管中的一条灌溉路线，在计算中需要根据干管设计流量的情况确定滴灌运行情况，根据支管中压力，管径的流量，管径尺寸等确定[3]。

4 农业水利工程节能设计要点

4.1 科学进行水泵型号选择

合理选择水泵的型号是保证水泵运行效率的关键，同时要求必须将水泵的经济性和综合性特征同时兼顾，不但要确保扬程和流量符合相关标准要求，还要对水泵的使用年限及转换率进行全面考虑。农业水利工程对泵站进行设计期间，要求相关设计人员必须对实际的工程状况进行全方位的考虑，然后再将水泵的型号和参数确定，安装水泵叶片时，一定要根据水泵的转速和口径进行安装，注意将水泵参数进行优化，保证水泵能够正常运转的同时，真正将节能目标实现。

4.2 重视线路的优化布置

从减少电能损耗角度讲，在设计过程中通常尽量让低压配电室接近负荷中心，以此减少电缆馈线长度，并且馈线电缆根据实际需求确定设置密度，这样能够有效减少电能损耗。此外，变压器要选择损耗较低的型号，然后以太阳能作为室外照明能源。在农业中所选用的灯具也要尽量依靠太阳能，进而实现绿色照明，减少电费支出。

4.3 合理划分灌区

设计人员需要对布设的管路优化，特别是选址泵站的过程中要结合泵站的功能特征与规模，然后科学进行水系和整体的规划。从多个角度出发，在供水管网的布置过程中还要降低管道总长度，以此满足现代农业发展需求。

5 农业水利工程中在应用节能技术中的注意事项

5.1 采用信息技术手段进行科学、合理的调整

采用信息技术手段进行科学合理的方式对农业水利工程因时制宜地进行管理，遇到问题能够及时、正确地处理，能在很大程度上提高农业水利工程的调水能力，促进农业水利工程节能技术的发展。

5.2 选择好泵型，提高水泵的效率

在选择泵型中，需要充分考虑经济技术指标，水泵的综合性能，还需要考虑流量，水泵的使用寿命，转换率等。水泵需要满足水利工程的各种需要，同时一定要展开全面细致的分析，对各种水泵所要应用的场地环境进行全方位的考虑，进一步了解各种型号水泵的功能，优先选用合适的型号，对能源消耗进行有效控制。确保节能灌溉的同时，还一定要将水泵的使用寿命尽可能延长。选用水泵期间还应当对水泵站的设计进行全面考虑，根据实际工况选择设计的型号，提高安装的质量，在实际应用情况中还需要优化水泵的参数。

5.3 优化水利工程的线路布设，降低电能的损耗

在水利工程线路布设过程中，一定要将负荷中心与低压配电室之间的距离尽可能减少，这样也能够将电缆的馈线长度减少，将馈线电缆运行的经济密度确定好，进一步减少电能损耗。应用耗能较少，效率较高的变压器，进而减少电能消耗。在室外照明中可以应用太阳能，进而形成绿色照明，节约能源。

5.4 合理划分灌区，尽可能优化管路布设

对泵站的地址进行选择时，一定要对水泵的规模及功能进行充分考虑，对水泵的特点和使用要求综合考虑，同时根据水系规划和灌溉的整体方案，全面考虑各种因素。在供水管网的布置，减少管道的总长度，在满足农业灌溉需要的同时，减少水资源以及其他能源的应用，根据农业种植的情况进行针对性灌溉模式。

6 结语

综上所述，如今我国高度重视农业水利工程建设在满足农作物生长需求的同时，要以节约水能、电能为出发点，所以必须确保农业水利设施的科学设计，把握田间系统设计要点、滴灌系统设计要点，然后合理选择水泵型号做好线路的优化布置，科学划分灌区，最终真正达到节能目标。