针对现代农业灌溉的现代化泵送系统

作者：格兰富水泵

欢迎访问e展厅 展厅 3 施肥/排灌/植保机械展厅 大棚支架/大棚骨架机, 喷灌机, 喷头, 滴灌管, 灌溉泵, ... 现代农业灌溉是一项存在于可持续的能源消耗、水资源利用、市场条件以及运用经验和知识来确保灌溉应用的优异设计之间的复杂的相互作用。了解过去的做法、现今的水资源和能源现状以及水泵技术的发展对于构建一种可以满足现代农业生产需求的泵送系统是非常有益的。 农业生产面临的挑战是需要可以提高生产率的新技术。农产品市场瞬息万变，所以现今的农民不能仅仅是依赖过去的技术和做法。 为了提高生产率以及在农产品市场竞争中占有一席之地，农民需要越来越重视盈利能力，其中包括能源优化和更好地利用水资源。在这方面，泵送系统起到了至关重要的作用。 什么是灌溉？ 简而言之，灌溉是一种将用水灌溉植物根部的人工应用，其目的就在于促进农作物的生长。也可以将化肥和化学品添加到灌溉系统，同时灌溉还具有防冻保护作用。 农业生产能否成功很大程度上就取决于农民是否能够获得足够的水资源。回首上个世纪中叶，人类普遍的共识就是水资源是无穷无尽的。现今我们已经意识到水资源是一种需要管理的资源。这不仅仅是要供养更多人口的问题，现今的人类消耗更多的热量，同时对于肉类产品的摄取量也更大，这就需要有更多的水来生产粮食。 能源消耗对现代的农民也是一个非常紧要的问题。灌溉用水泵所需的能源是目前农民巨大的成本负担之一，然而并不是很多人意识到更有效的能源利用节省成本的潜力有多大。 现代农业需要可以优化灌溉均匀度，降低能源成本，保护水资源并保持生产力处于优异状态的灌溉解决方案。农产品市场正在变化，而这些变化需要人们越来越关注如何将知识、经验和整体灌溉解决方案整合到各种组件中。 要对作物进行灌溉时，我们需要考虑什么 作物灌溉始于从地下水或渠道或蓄水池的地表水等水源抽水。下一步就是水处理，如有必要，可能还需要添加肥料或化学品。最后，运用漫灌、喷灌或滴灌/微型喷雾等各种技术将水输送给作物。 诸如枢轴灌溉等的机械化喷灌系统对于大面积灌溉非常有效。这种系统通常是连接到一台可以提供足够的水和压力的泵-很多情况下，只是以防万一。通常水流和压力是通过阀门控制的。 滴灌和微喷灌用于需要减少潜在蒸发以及尽可能径流等区域的低压应用。保持恒定的压力对于确保整个系统的各个区域的均匀灌溉是至关重要的，同时如果管理得当的话，这种方式将会是最节能的灌溉方法。要做到这一点要求系统能够在区域扩大和缩小时补偿水量的变化。 同格兰富CRE−变频泵类产品配套的格兰富水Hydro MPC增压系统能够适应不断变化的环境条件，并确保恒定的压力。 传统的方法和泵送解决方案 地下水抽取通常会涉及潜水或立式涡轮泵，这种泵可以将水抽到地表。而对于地表水的抽取，不同配置的离心泵、中开式离心泵以及端吸泵是传统的解决方案。 这些泵需要满足地表以上或以下的环境变化，这种变化会影响不同时间和季节所需的压力和水流。泵送系统必须能够在喷嘴处提供适当的压力和水流。简单的解决方案就是使用超大水流的泵，以便可以应对糟糕的情况。然而，其结果是，这种水泵几乎从来都没有在完美状态运行过。同时它还会产生过大的压力和消耗过多的能量，而且无论如何都不是高效使用的。 传统意义上讲，水资源是通过在单一速度运行的水泵以较低的或恒定的压力从地下水或者渠道或蓄水池的地表水抽取的。而水资源最终是通过喷嘴输送到作物的，在这一过程中，人们往往关注的是表面覆盖，而没有注意径流、树冠蒸发以及风偏流。用于确保灌溉面积均匀分布的土壤水分监测是一个相对较新的学科。 然而，压力管理问题由来已久，多年来，人们一直采用减压阀来减少系统的压力。然而，阀门造价不低，而且需要经常性地服务和更换，同时他们的运行还会消耗大量的能源。 如果我们把现代的农业灌溉系统比作汽车，而把水泵比作电机的话，那么让您的汽车的油门长期处于全开放状态而仅仅通过刹车来控制速度，您觉得这样行得通吗？对于灌溉用水泵，这是一种很常见的做法。 如果指定一个泵连续在较高水平运行，例如对于转弯段，这时能量浪费很严重。采用变频水泵可以很容易地满足枢轴应用方面优秀能耗的不同要求。在保持压力的同时，这种做法还节省了大量的能源。 应对现代农业面临的挑战 完整的泵送系统取代大型的、孤立的泵类产品将是未来的发展方向。例如，购买可以有效控制压力的泵控制装置可以取代昂贵且费时的用于维持恒定压力的减压阀的使用。这种做法可以节省长期成本以及服务成本，并能降低能耗。 这种做法也可以取代减压阀在喷灌系统的应用。更好的做法就是在枢轴上使用变频泵和压力传感器，这种做法可以自动调节泵的性能，进而满足枢轴的要求。这可以确保更高的灌溉均匀度，同时也降低了能源成本。泵控制装置还提供了防干运行或防电源违规等额外优势，进而延长了泵的使用寿命。 地下水水位和地表水水位的涨落可以从根本上改变泵送系统的规格，主要原因就在于这些变化会改变水头大小。单频泵只能用于将水从低水位提升,当水位相对较高时,能耗成本非常高。而变频水泵则可以调整其水头和水流，进而补偿水位变化并降低能量成本。 农业灌溉中水泵的用途是多种多样的。成功的关键是采用针对应用问题而设计的智能水泵。 设计一种现代化的灌溉系统 我们需要用新的方式思考灌溉中的具体应用，尤其是需要思考如何将灌溉系统设计投入应用。这种现代化的水泵需要更容易地整合到灌溉系统的其他部分。这就意味着水泵的设计必须匹配其余的灌溉设备或者灌溉设备的设计必须匹配水泵。 目前的做法仅仅是安装一种供水能力超过水需求量的水泵，无疑其结果就是浪费了金钱和能量。回到我们对泵和电机的比喻：作为事后想起的补救办法，为您的爱车配备一款功率过大的电机无疑最终会导致成本问题的发生，同时这种做法也不能为舒适或者省油驾驶提供任何保障。 灌溉系统亦是如此，要实现高效灌溉，仅仅让水泵抽取水到送水管道是不足的。例如，当地下水是直接抽入灌溉系统时，添加变频驱动可以提高地下水抽取的效率。使用多泵增压系统可以改善地表水的抽取和分配效率，而要取得更好的效果的话，还可以引入监测和控制系统，这种系统可以通过防干运行、防电击故障或防电源违规而进一步保障水流的可靠性。 所有这些要素必须完全整合到设计中，进而让农民享受到现代化的灌溉泵送系统带来的好处。保持管道和喷嘴的正确压力和水流意味着每千瓦时可以抽取更多的水，同时还也可以节省能源，而这一环节正是农业生产成本较高的项目之一。 此前，我们已经讨论过了保持枢轴灌溉系统的恒压的重要性。如果枢轴配备了端枪甚至转弯段时，这将变得尤为重要。如果配备了端枪或者转弯段，枢轴主水管路的压力会下降，这种压力下降会进一步影响灌溉的均匀度。 解决方案就是用变频泵取代枢轴的主泵，这将会在出现端枪或转弯段时迅速响应压力的下降。这种配置有可能让所有喷头保持完全相同的压力，进而提供更均匀的灌溉。 同时现代化的泵送系统并不仅仅关乎水泵。变频驱动器、智能控制、甚至远程管理都迫使所有这些组件整合到灌溉系统。 展望未来：专为应用而量身定做的整体解决方案 上面所描述的发展表明了仔细考虑整个灌溉系统同所有组件的整合的必要性，需要仔细考虑整个灌溉系统的每个组件的整合，为应用而量身定做解决方案。这需要一定的经验和知识、跟踪水资源从源头到作物、从抽水、经过水处理和分配环节并最终到达作物过程的能力以及整个过程中认真的监测和调节。 现代农业需要对组件整合有一个更广泛的理解，同时系统必须确保农民能够意识到能耗问题和供水问题，特别是突出可以节省的区域，进而增加每公顷土地的利润。 这不是一种可以独立开展的练习；所有诸如土壤条件、作物、地形、天气状况等相关的当地条件都必须纳入考虑范围内。涵盖监测和智能化管理的泵控制系统将是未来的发展方向。 这种系统可以节约能源-且节约的能源是十分可观的。农民额外的好处是：除了降低运营成本外，水可以更精确地输送给作物，进而农民可以获得更好的收获、提高盈利能力、更好的管理水资源以及确保未来农业的可持续发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/21/2016)