1 立項背景及技術創新點
　　水資源及能源緊缺是製約我國經濟發展的重要因素，節水節能是我國社會經濟持續發展的基本國策.美國從20世紀90年代將變頻節水節能技術應用於平移式、軸轉動式噴灌機及管道灌溉等係統
，經測試其節能率為39％～56％，節水率為15％～30％，既穩定了管網壓力
，提高了灌溉質量，又節水節能
，便於自動化管理，但其價格昂貴.dangshi，zaiwoguochengxianggongshuijishuibengchouguanxitongzhong，shuibengyidankaishigongzuo，dianjibianyiedingzhuansuyunxing
，bingyiedingchushuilianggongshui


，dangyongshuiliangjianshaohuozaiyongshuidigushi


，guanwangyaliguogao
，shuilongtou（或噴頭）和輸水管道往往被損壞
，使水白白流掉，電能白白耗掉
；有些係統通過閥門控製出水量
，來減少供水管網壓力升高
，這樣也造成電能與水資源的浪費.
　　“九五”期間
，我國在工業上將交流變頻調速技術列為新技術推廣項目，但當時水利行業在灌溉方麵未應用.為改善上述資源浪費狀況

，生產出價格低廉
，農業能夠接受的變頻節水節能控製裝置
，水利部西北水利科學研究所承擔了水利部“948”計劃項目“變頻節水節能技術”
，本項目的關鍵技術為交流變頻調速技術.1998年12月
，我們引進了德國的8210和8220係列變頻器標準規範、技術指標、性能參數檢測方法和部分樣機.交流變頻技術大致可分為直―交變頻與交―交變頻兩種，我們引進的為直―交變頻技術，即通常所見的變頻器大多采用的變頻技術.我們的技術路線是引進關鍵技術，並對其消化吸收

，在此基礎上
，開發外圍技術
，研製並生產變頻節水節能產品
，並重點進行推廣應用.
　　該gai項xiang技ji術shu引yin進jin後hou，我wo們men對dui進jin口kou樣yang機ji的de性xing能neng參can數shu進jin行xing了le全quan麵mian測ce量liang和he記ji錄lu，在zai消xiao化hua吸xi收shou的de基ji礎chu上shang研yan製zhi開kai發fa出chu了le四si個ge係xi列lie的de變bian頻pin調tiao速su節jie水shui節jie能neng裝zhuang置zhi，這zhe些xie變bian頻pin節jie水shui節jie能neng產chan品pin除chu了le變bian頻pin調tiao速su器qi和hePLC外，其他已全部國產化.本文介紹CX-B係列變頻恒壓供水自動控製裝置和CX-D係列變頻恒壓節水灌溉自動控製裝置.
　　本項目的技術創新點：（1）把交流變頻調速技術應用於城鄉供水及農業灌溉中
，達到節水節能效果；（2）根據項目需要
，自己研製出水位顯示控製器，提高自動化程度；（3）根據實際需要，研製出多段壓力設置轉換電路，適應農業多種灌溉方式；（4）將變頻調速技術、可編程序控製技術、水位顯示控製技術、壓力傳感技術等進行了集成.
　　2 變頻調速的基本原理
　　交流異步電動機的轉子轉速n可以用下式表示
　　
　　式中 f――定子供電電源的頻率；
　　p――電動機的極對數；
　　s――異步電動機的轉差率.
　　由式（1）可見，當平滑地改變異步電動機的供電頻率f時，即可改變電動機轉子的轉速n..
　　根據水泵的相似原理
　　
　　式中的Q、H、P、n分別為水泵的流量、揚程、軸功率和轉速.
　　由式（2）、式（3）、式（4）可知，基於轉速控製比基於流量控製可以大幅度降低軸功率.

　　4 CX-D係列變頻恒壓節水灌溉自動控製裝置
　　4.1 基本構成
　　整個恒壓供水係統由CX-D係列變頻恒壓節水灌溉自動控製裝置與水泵電機組合而成（見圖1）.一些節水灌溉基地設計有噴灌
、微噴灌、滴灌等多種灌溉方式，不同的灌溉方式所需的工作壓力不同.為使同一供水管網能為不同灌溉方式提供不同的工作壓力，在CX-B係列變頻恒壓控製裝置的基礎上增加了多段壓力設置轉換電路
，它可同時對一台或多台三相水泵電機進行自動控製（見圖3）.
　　
　　圖3變頻恒壓節水灌溉自動控製裝置結構原理框圖
　　4.2 工作原理
　　CX-D係列變頻恒壓節水灌溉自動控製裝置除多段壓力設置轉換電路外

，其他部分的工作原理與CX-B係列變頻恒壓供水自動控製裝置相同.多段壓力設置轉換電路中設計了對應於噴灌、微噴灌、滴灌及管道灌溉4個壓力檔位
，在進行灌溉時，PLC按灌溉方式輸出對應的控製信號，壓力設置轉換電路自動轉換到相應壓力檔位，該裝置就在這一設定壓力下以恒壓供水

，實現節水灌溉.
　　4.3 控製功能
　　除具有CX-B係列變頻恒壓供水自動控製裝置的功能外
，還具有壓力轉換功能.
　　5 加強變頻節水節能技術的應用和推廣
　　引進先進技術主要的目的在於推廣應用，把變頻調速技術應用於水利行業及農業，實現了節能節水.幾年來，通過向社會積極宣傳變頻節水節能技術的優越性，這一技術已逐步被水利行業及農業所接受.
　　在城鄉供水方麵，我們已經推廣應用變頻恒壓供水自控裝置12套，根據對其中四套裝置運行數據的統計計算可知，可節約電能25％～50％，節水3％～10％.各(ge)台(tai)裝(zhuang)置(zhi)的(de)節(jie)能(neng)率(lv)和(he)節(jie)水(shui)率(lv)差(cha)異(yi)較(jiao)大(da)，其(qi)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)各(ge)裝(zhuang)置(zhi)的(de)運(yun)行(xing)環(huan)境(jing)差(cha)異(yi)較(jiao)大(da)，用(yong)水(shui)高(gao)峰(feng)與(yu)低(di)穀(gu)流(liu)量(liang)差(cha)值(zhi)大(da)的(de)裝(zhuang)置(zhi)節(jie)能(neng)率(lv)高(gao)，用(yong)水(shui)高(gao)峰(feng)與(yu)低(di)穀(gu)流(liu)量(liang)差(cha)值(zhi)小(xiao)的(de)裝(zhuang)置(zhi)節(jie)能(neng)率(lv)低(di)；供水管路完好率高的係統使用該裝置後，節水效果不顯著，供水管路完好率低的係統使用該裝置後

，節水效果顯著（由於恒壓供水，減少了管網高壓所產生的漏水）.實踐證明，使用變頻恒壓供水自控裝置，不但能夠節水節能，而且提高了供水質量，保證了供水管網的安全運行.
　　在農業灌溉方麵
，2001年6月為“99全國節水示範工程秦都項目區（鹹陽市秦都區雙照鎮龍泉南村）節灌係統”設she計ji並bing安an裝zhuang了le變bian頻pin恒heng壓ya節jie水shui灌guan溉gai自zi動dong控kong製zhi裝zhuang置zhi一yi套tao
，使shi一yi條tiao供gong水shui管guan網wang能neng夠gou在zai不bu同tong時shi間jian段duan提ti供gong兩liang種zhong工gong作zuo壓ya力li
，既ji滿man足zu了le微wei噴pen灌guan和he滴di灌guan的de要yao求qiu

，又you使shi灌guan溉gai管guan理li大da大da簡jian化hua.據2001年7～12月資料統計
，節電17％，節水19％.2001年12月同陝西省農墾農工商總公司簽訂了合作合同，為該公司華陰農場節水灌溉增效示範項目設計安裝6套變頻恒壓節水灌溉自動控製裝置.該(gai)示(shi)範(fan)項(xiang)目(mu)實(shi)施(shi)完(wan)成(cheng)後(hou)，變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)節(jie)水(shui)灌(guan)溉(gai)自(zi)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)與(yu)灌(guan)溉(gai)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)聯(lian)網(wang)
，將(jiang)形(xing)成(cheng)目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)較(jiao)高(gao)標(biao)準(zhun)的(de)節(jie)水(shui)灌(guan)溉(gai)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)，控(kong)製(zhi)滴(di)灌(guan)麵(mian)積(ji)76hm2.
　　變bian頻pin恒heng壓ya自zi動dong控kong製zhi裝zhuang置zhi，不bu但dan可ke廣guang泛fan應ying用yong於yu高gao層ceng建jian築zhu和he自zi來lai水shui廠chang的de供gong水shui係xi統tong中zhong
，而er且qie能neng應ying用yong於yu農nong業ye水shui泵beng抽chou灌guan係xi統tong中zhong，並bing在zai農nong業ye抽chou灌guan係xi統tong中zhong剛gang剛gang開kai始shi應ying用yong，其qi節jie水shui節jie能neng技ji術shu具ju有you強qiang大da的de生sheng命ming力li和he廣guang闊kuo的de應ying用yong前qian景jing.