变频技术在农业方面的应用与发展

徐生贵

（克拉玛依市安盛机电设备有限公司新疆独山子区833600）

摘要：科学技术正在推动着全球经济的发展，我们国家的农业已经由原来的传统农业转变成为现代农业，并且变频技术已经被运用到农业的每一个范畴。比如运用变频的电流技术解决农产品的问题，干燥谷类以及水果，保温大棚里的蔬菜，促使农作物生长发芽和消灭虫害等等。因此本文主要就变频技术在农业方面的应用与发展进行探讨分析，并提出一些个人观点，以供参考。

关键词：变频技术；农业发展；应用；

1变频调速节能技术概述

（1）对于实际的泵负载，通常存在一个与高低差有关的实际扬程，在进行变频调速运行时必须注意。根据泵的H-Q特性和P-Q特性，在实际的运行点应由管路阻抗曲线与H-Q特性的交点决定。

（2）轴功率考虑同样问题，即工作点不是转速立方曲线直接相交。亦即当实际扬程越大，在相同的转速下流量减少的比例也越大，使转速调节范围变窄，从而使节电效果变小。

（3）当流量从高点变为低点时，对于阀门控制通过关小阀门使阻抗曲线发生变化，则工作点由高点转移到低点。若改用转速控制，则在同一阻抗曲线上从高点转移到低点。

（4）在阀门控制时由100%速度的高点转移到低点；则减少很小的耗能。

（5）转速控制时，在由实际扬程决定的功率特性上由高点转移到低点，与阀门控制相比可获得相当于高至低大小的节电效果。

（6）泵采用变频调速时，轴功率随实际扬程变化的时。实际扬程越小，轴功率越接近理想的立方关系曲线，由于调速而产生的节电效果也越大。

2变频技术在农业上的应用

2.1变频技术在干燥水果上的应用

（1）使用变频的电锡给苹果处理干燥，使用的干燥设备就是运用电容式的加热器，其电容器是使用正方形平板的电极，把干燥前的苹果切成5～7块，用锡纸包起来并且放置于有阴极的电容板上。若节约用电，一开始就运用热气来处理干燥，达到一定量的热度时就换用变频干燥。因此苹果在变频技术的干燥中不仅会保留原来的维生素，还会保留苹果原本的口感。（2）一般的变频干燥使用的方法会比普通烘干系统快上两倍以上的速度，是正常日光的7～8倍，同时所消耗的电能量比普通的烘干还要节约，另外变频技术还有安全，快速、缩短了生产的周期以及节省劳动力等特点。该项技术相当适合用于电能充足的水果加工场。

2.2变频技术对蚕茧的处理

现在一般蚕茧的干燥处理过程中都是将蚕茧全部放到传统对流式的干燥室里面运用热气来烘干达成的。对于这样的对流干燥法会造成蚕茧表层的温度大于内层的温度，然而水分的蒸发运动又会阻碍到整体干燥的作用，同时还会给蚕茧的胶固性带来严重的影响，给将来蚕丝的加工处理带来了许多不便。因为一般蚕茧里面的水分都是由茧蛹体挥发出来的，所用最好的干燥法就是使用内部处理加热，也只有把蚕茧放置到变频电锡的环境里让其蚕茧体内水分蒸发，从而达到干燥的作用。

目前许多蚕茧的养殖场都是使用一般的电容干燥器来进行干燥处理，把蚕茧放进蚕盒中利用电容加热，这样的方法是会造成干燥不完全，而使用变频的干燥技术就可以把蚕茧中的水分蒸发掉90%以上，带动了70%的生产率。同样使用这种方法还能保持枯撇物的熬煮和色彩上更加相同。在变频干燥的频率中只需要使用0.3～3.0的兆赫，其主要是根据被干燥的物品与电极的大小来决定的，每蒸发一公斤水分只需要消耗电能1.5焦耳。

3变频调速技术在农业灌溉改造工程中的应用

3.1传统农业灌溉方法的弊端

（1）水泵和配套电机功率大小是根据所需灌溉面积和灌水定额来选择的，水泵运行后，电机就全速运转，不能进行电机转速调整和流量控制。

（2）在实际的农业生产灌溉中，田间（包括经济物旱地）的需水量是根据农作物生长时节的变化而不同的。在通常的农业灌溉中造成了能源的极大浪费。

（3）作为农业灌溉的泵站根据田间灌溉种类的不同，水泵规格也就不尽相同。有轴流泵或离心泵灌溉，又分为水泵是无压渠道灌溉和有压管道灌溉，特别是在有压管道灌溉时，常规采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、液位、压力等信号控制。这样，不仅造成了大量的能源浪费和管路、阀门等密封性能的破坏，还加速了泵腔、阀门的磨损和气蚀，严重时损坏设备。

（4）农业灌溉多采用异步电动机三角皮带驱动或直接驱动方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当设备出现机械故障时，不能瞬间动作保护设备，经常出现泵损坏，甚至烧毁的现象。

3.2使用变频技术的优势

（1）采用PWM变频调速技术后，可根据实际灌溉需求进行电机转速控制，以满足农作物、经济作物不同季节，不同时段的供水需求，达到最大的节能效果。

（2）采用软启动和软停机方式控制电机运行，减小了对泵腔、管路和阀门的损坏，从而延长其使用寿命。

（3）变频技术具有过流、过压、缺相、短路等多种保护功能，切实保护水泵和电机不受损坏和烧毁。

（4）系统中的核心部件―变频调速器本身的可靠性很高，一般情况下可连续使用10万/h以上。系统还采用软启动方式，不存在电气冲击，不污染电网，而且变频器自带欠压、过压、过流、过载、过热以及失速等各种保护功能。

（5）变频器结构简单，操作简便。装置的控制系统采用集成度高，配套方案灵活多样，由可编程控制器得到水泵运行的各种组合。

4水泵变频调速的控制原理

4.1变频控制功能

不同的灌溉方式所需的压力是不同的，但在同一种灌溉方式中一般采用恒压供水系统。所谓恒压供水是在保持水泵扬程恒定的前提下，通过改变转速达到调节流量的目的。（流量恒定时，转速从高到低时，流量从某流量减少到相应的流量）。农业灌溉中，在供水系统中设置多压控制电路，控制电路可以按照农业生产对应的喷灌、微喷灌、滴灌等多个压力需求设定，在农业生产灌溉时，控制电路按灌溉方式要求不同，可以设定不同的压力值，压力值控制电路自动转换到相应工作压力，使系统达到恒压供水方式，达到节电节水灌溉的目的。

4.2确定管网压力

当检测压力大于设定压力时，变频控制系统将输出电源频率下调减少，水泵转速降低，出水量减小，管网压力下降。反之，变频控制系统将输出电源频率上调增大，水泵转速升高。出水量增大，管网压力升高。通过PID调节使检测压力和设定压力平衡，即达到系统恒压运行。

4.3变频恒压供水方案

变频恒压供水系统的控制方案有多种，其中单台变频器控制多台水泵的方案适于中小型的供水系统，是目前比较先进的一种方案。应用多采用单台变频器控制两台水泵的的方法。此方法简单、经济实用、维护方便、投资少、性能可靠，深受用户的信赖。

结束语：

综上所述，在各类交流电机调速技术中，变频调速技术具有调速平滑、易于控制、电机启动电流小、节能等优势。随着科学技术的不断发展，变频器的制造成本得到了大幅下调，使之在农业控制中被大量采用成为了现实。因此相关人员应更好的掌握技术运用重心，不断的完善其在农业中的使用质量，以此更好的推动农业节能可持续性发展。

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