节能技术在水利工程设计中应用

节能技术在水利工程设计中应用

摘要:农田水利工程是国家基础设施建设中重要的组成部分,随着国家日益重视“三农”问题,农田水利工程的重要性也在不断凸显。从当前社会的发展趋势来看,节能技术在农田水利工程设计中的应用十分关键,一方面能够有效降低农田水利工程的能源成本,提升农田水利工程的经济效益;另一方面通过使用节能变频调速水泵保证灌溉的效果,保证农田水利工程功能性的正常发挥。这对提升我国农田水利工程的建设水平,促进农业现代化发展具有重要意义。基于此,本文对节能技术在农业水利工程设计中的应用进行分析,希望提升节能技术在农业水利工程中的应用水平。

关键词:节能技术;农业水利工程设计;应用

随着我国加大农业农村的建设,农业水利工程的建设成为基础设施中的重点。农业生产的特殊性,决定了对气候水源有着比较高要求,而农业水利工程是农业生产的重要保障。当前,可持续发展战略已经成为社会经济发展的重要指导思想,对于农业水利工程设计来说,需要在设计方案中将节能技术进行有效的应用,以保证农业水利工程能够在较低的能源消耗水平下,正常发挥其功能,促进农业生产,降低农业生产的能源消耗以及其他资源消耗,提升农业水利工程建设的经济效率,促进我国农业的现代化发展,同时提升农业领域的可持续发展能力以及发展潜力。

1农业水利工程灌溉水泵设计中节能变频调速技术的应用

1.1灌溉水泵节能变频调速设计原理。在农业水利工程工程设计中,变频调速技术的应用能够有效降低水利灌溉的能源消耗以及水资源消耗。因此在农业水利工程的节能设计中需要将节能变频调速技术的应用重视起来,在设计的过程中需要充分考虑到变频调速技术本身的特性以及农业水利工程灌溉的需求,来提升工程整体的节能水平。而想要保证技术应用的科学性以及有效性,就需要对变频调速技术的基本原理有着清晰的认识。灌溉系统节能的关键在于,能够根据实际的情况对水流量进行精确的控制,通过控制水泵的转速以及阀门的开合来实现这一目的。在变频调速技术的支持下,当检测到实际的压力要低于标准压力,变频器就会提升水泵的输出功率,此时,水泵的转速会加快,从而提升灌溉管网系统的水压,保证灌溉的效果;当检测到实际的压力大于标准压力,变频器则会降低水泵输出功率,此时水泵的转速降低,水利管网的整体压力也会下降,从而保证管网系统处于正常的压力下,通过变频调速技术的应用,一方面可以保证水利输出的稳定性,另一方面能够降低水利灌溉的能源消耗[1]。

1.2结合管道压力监测技术的辅助变频器的应用。在节能灌溉系统中,需要对灌溉的流量进行实时的监控,才能保证灌溉调控策略的科学性、合理性。想要实现这一点需要对水利管道的压力进行实时监测,并利用相关的技术将管道的压力信号转化为电信号,将相关的压力信息传输到控制器中,变频器能够根据相关的电模拟量,对主回路中的交流电频率进行控制。保证水泵的功率始终处于合理的区间内,降低灌溉的能源消耗。

1.3农业水利工程灌溉水泵自动控制技术的设计。现代化的农田水利灌溉系统,需要具有一定的自动控制功能,以实现对灌溉策略的及时调整。因此在设计的过程中,需要充分发挥变频器的PID调节功能,保证能够在变频器系统内部稳定的运行PID运算,提升系统的自动控制水平。节能灌溉系统的关键在于水泵的转速能够根据流量以及压力情况进行灵活的调整,从而实现对灌溉系统的精确控制。在设计的过程中需要对变频的参数进行合理的设定,保证系统调控策略的科学性合理性。同时,在设计的过程中还需要充分的考虑到电机的震荡问题,解决这一问题需要对变频器PID进行合理手段设定,从而保证电机运行的稳定性,同时也延长系统的使用寿命[2]。

1.4变频器设计的要点。在节能灌溉系统中,变频器的应用是关键,变频器起到调节水泵转速作用,能够根据不同压力以及流量需求对功率进行合理的控制。能够实现系统的恒压变速。在设计的过程中需要对变频器的频率上升曲线进行合理的控制,系统启动时,电动机的频率为零,然后再逐步平稳的上升到标准频率,通过这样的设计能够有效的降低对电网的冲击,同时对电动机起到保护的作用,加上变频器能达到恒压供水,结合水泵压力变化情况,对系统的流速和流量进行及时的调节,使得系统运行变得更加自动化,有效降低农业生产人力成本。

2农业水利工程高效节水灌溉系统的节能配套措施

在农业水利工程设计中节能技术的应用需要具有整体性,设计的过程中仅仅应用变频调速技术,无法充分发挥系统的节能潜力,还需要对配套设施的节能设计进行完善,尤其是要加强对田间排灌系统的设计,保证田间管网布置的合理性,同时对泵房设计进行优化,加强滴灌技术的应用,保证工程整体具有较强的节能性能。

2.1田间系统设计要点。在进行田间管网布置设计的过程中,需要充分的考虑到,农田、农林以及道路的分布,根据具体的环境条件来进行管网的布置。一般来说,梳状单向布置为常见的布置形式,该布置形式主要是以地势为依据,输水干管、输水支管和毛管从高到低依次排布,能够有效保证灌溉的效果。在泵房设计中,需要以水泵为核心进行设计,泵房一般采取彩钢板房的形式,成本较低,且易于搭建。在泵房设计中需要重点关注阀门和管道以及过滤器和施肥箱等设施的设计。在设计的过程中需要突出实用性,避免过于复杂的设计。在设计时需要充分考虑到日后对水泵的维修保养,要易于拆装。在管网布设中,首先需要对管网进行选材,一般采用UPVC材质的管道,这种管道强度较高,且耐腐蚀,有较长的使用寿命。管道需进行地下埋设,埋设的深度需控制在80cm左右,配置好三通,保证供水的稳定性。同时还需要保证与泵房以及过滤器之间连接的稳定性[2]。

2.2滴灌系统设计要点。滴灌系统是一种较为先进的灌溉系统,在降低水资源以及能源消耗的同时,还能提升灌溉效果。因此在农业水利工程的设计中滴灌技术的应用也是重点。在设计中首先需要根据灌溉需求来进行滴灌水头以及滴头的选择,做好对标准差的控制。同时还需要对干管支管的水利参数进行准确计算。从实际的应用上来看,管上有压的补偿式滴头具有较大的应用优势,该滴头不仅能够对灌溉的压力进行有效的调整,同时还具有水流量补偿的功能。在滴灌系统中,支管以及毛管的设计也会对滴灌的效果产生很大的影响,可以把压力补偿式的滴头和水头偏差向毛管部分分配,且毛管的水头偏差为10cm。此外,还需要对支管以及干管的水力进行计算,为了保证计算的准确性,二者需要分开来计算,以滴灌水头损失公式来计算干管的水力。而支管的水力计算则相对复杂,由于支管是干管延伸出的管路,因此需要根据干管的设计流量确定支管的滴灌运行方案,并结合经济流速制作管径并对支管管段压力进行校核[3]。

3农业水利工程节能设计的注意事项

3.1注重泵型选择。在进行水泵选择时,需要考虑到多方面的因素。不仅需要考虑到水泵的综合性能以及经济性,同时还需要考虑到实际的灌溉需求,因此在进行水泵的选择时,需要农业水利工程设计需求进行细致的分析,综合考虑实际的应用场景,加深对不同型号水泵的了解,从而科学合理选择水泵的型号,实现对能源消耗的有效控制,在保证灌溉效果的同时,延长水泵的使用寿命。另外在水泵选择时,还需要考虑到泵站的设计,根据设计工况进行选型,保证安装的质量,并根据实际的使用情况来对水泵的参数进行优化[4]。

3.2合理划分灌区。在农业水利工程设计中,对灌区的划分也会影响到能源的消耗以及水资源的消耗,因此需要对灌区进行合理的划分,并对管路的布设进行优化。在对泵站进行选址时,需要考虑到灌区的特点。规模和功能以及特点与运用要求等,结合灌区整体规划与水系规划,综合考虑多方面因素来布置。在对管网进行布设时,需要对管网整体长度进行有效地控制,尽量减少管道的长度,在满足农业生产需求的同时,降低灌溉系统的整体能源消耗,并结合滴灌模式,降低对水资源的消耗[5]。

4总结

在当前的发展阶段下,农业领域正在经历快速的发展,在这个过程中,农业水利工程的建设十分关键,能够为农业生产提供重要的保障。目前来看,国家为了促进农业农村的发展,正在加快农业水利工程的建设。从现代农业发展的角度上来看,农业水利工程建设不仅需要考虑到对农业生产效益,同时还需要考虑到环境效益以及经济效益,这就需要农业水利工程在设计的过程中,注重节能技术的应用,通过节能技术的大量应用能够有效的降低农业生产中的能源消耗以及水资源消耗,在为农业生产提供重要保障的同时,降低农业生产的成本。这对促进我国农业的现代化发展,提升农业生产的可持续发展能力以及潜力具有重要的意义,因此在农业水利工程的设计中需要将节能技术的应用重视起来,并在实践中不断提升节能技术的应用水平。

作者:许敏 单位:太原学院建筑工程系