平移式喷灌机行走速度及喷灌均匀度试验研究

为研究低压喷灌下喷灌机行走速度合理取值以及喷灌均匀度对土壤含水率均匀度的影响,以自行研制的轻小型平移式喷灌机为研究对象,通过室内单喷头试验和田间喷灌试验,探究了特定灌水定额下喷灌机的工作压力与行走速度关系,并对其水量分布、喷灌均匀度以及土壤含水率均匀度随时间变化进行了分析.结果表明：通过确定灌水定额能够计算出平移式喷灌机的行走速度和工作压力：当灌水定额分别为10,15,20 mm时,40~120 kPa喷灌压力下喷灌机行走速度最小为17.27 m/h,最大为58.65 m/h;增大喷灌压力能小范围提高均匀度,40 kPa工作压力均匀度为0.696,60~120 kPa喷灌压力下均匀度变化范围为0.731~0.788,喷灌水在土壤中的二次分布均匀度明显高于地表喷灌均匀度,40 kPa喷灌压力下喷后6 h土壤含水率均匀度达到0.906,24 h后达到0.953,可相应降低喷灌均匀度设计值以降低运行成本,节约能耗.     

R327Z型中心支轴式喷灌机部分水力性能试验分析

以R327Z型中心支轴式喷灌机为研究对象,对其水量分布、喷灌均匀度进行现场试验。结果表明:R327Z型中心支轴式喷灌机的灌水均匀性良好,喷灌均匀系数平均为94.6%,能够很好的满足灌溉要求;当机组行走速度为80%时测得的喷洒均匀系数大于行走速度为40%时的喷洒均匀系数。     

射流三通组合的水力性能试验研究

【目的】探究支管射流三通与毛管射流三通组合下灌水系统的水力性能。【方法】根据3种支管射流三通进口压力水头(10、12、14 m)和3种滴灌带单侧铺设长度(60、70、80 m)设置9组试验,建立了射流三通水头振幅、脉冲频率、进口流量与水头损失的非线性拟合关系式,并分析了不同射流三通组合对灌水系统灌水均匀度的影响。【结果】水头振幅与水头损失、脉冲频率与水头损失均呈对数函数关系,流量与水头损失呈线性函数关系,且相对误差均小于1%;当支管毛管均采用射流三通时,灌水系统的灌水均匀系数提高了0.43%～0.92%,流量偏差率降低了5.32%～6.68%。【结论】可选择能够提高灌水均匀度的支管射流三通与毛管射流三通的最佳组合,并精确地预测3个模型下灌水系统水头损失的变化规律。     

卷盘喷灌机螺旋盘管参数优化设计

为优化选择卷盘式喷灌机螺旋盘管缠绕直径,采用先进CFD技术与实体试验验证相结合的方法,构建与卷盘喷灌机螺旋输水盘管一致的实体模型。对JP50和JP75两种卷盘喷灌机输水盘管的不同缠绕直径,与各工况下压力损失之间的关系开展多方案模拟试验,发现压力损失下降速率具有由快变缓的两段变化趋势,找出了缠绕直径的可能范围,并根据成本和体积等因素,确定了新的卷盘参数,其单位长度压损的下降率在4%左右。为验证模拟的可靠性,对JP50机型进行实体试验,试验与模拟的误差在11%以内。     

基于灌水小区的射流三通灌水均匀度试验研究

为探究支、毛管射流三通组合的水力特性,用支管射流三通、普通支管三通与毛管射流三通、普通毛管三通组成了4组灌水小区,对不同总进口压力水头(9.5、12、14、15.5 m水头)和不同滴灌带长度(60、70、80 m)下的射流三通组合进行水力性能研究。试验结果表明:总进口压力相同时,连接射流三通的滴灌灌水器的平均流量要小于普通三通;进口压力和滴灌带长度相同时,Ⅰ号灌水小区灌水均匀度最高,Ⅳ号灌水小区灌水均匀度最低,且Ⅰ号灌水小区灌水均匀系数比Ⅳ号提高了2.56%～3.32%,流量偏差率降低了5.06%～8.20%;滴灌带长度相同时,4种灌水小区灌水均匀系数随进口压力的增大整体呈上升趋势;进口压力相同时,灌水均匀系数随滴灌带长度的增加而减小。该研究结果为新型灌水小区的开发与应用提供理论基础。     

低压条件下滴灌灌水均匀度试验研究

低压滴灌毛管进口工作压力、铺设长度、地面坡度及毛管管径是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。试验研究结果表明,低压条件下毛管进口压力的变化对灌水均匀度的影响并不明显;灌水均匀度随着毛管铺设长度的增大呈降低趋势,管径越小,降低越显著,但在一定管长范围内,毛管铺设长度对灌水均匀度的影响并不明显;逆坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大而减小,顺坡情况下,灌水均匀度随着坡度的增大呈先增大而后减小的趋势,在2‰的坡度时达到峰值;灌水均匀度随着管径的增大而增大,当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大的幅度减缓。     

喷灌和软管灌溉两用轻小机组特性

介绍了一种新型喷灌和软管灌溉两用轻小机组的结构和工作原理,该新型灌溉机组由绞盘车提供行走动力和压力水源,通过喷水车进行喷洒灌溉.机组可配置喷灌和软管灌溉两种不同的灌水系统,满足了不同作物在不同生育期对水分的要求;喷水车安装有高度调节装置,始终使灌水器处于最佳灌水高度;机组上采用低压折射式喷头和软管洒水带等低压灌水系统,使机组的工作压力降低了30%.通过对该机组水涡轮特性、运行特性、喷洒特性的分析,确定了该机组的技术参数.喷洒试验表明,新型灌溉机组可克服受风影响较大的弱点,减少灌溉水分的漂移损失,灌水均匀度可达90%.     

微灌毛管环状和树状布置对灌水均匀性的影响

为了提高微灌灌水质量,通过试验分别研究了毛管进口压力、长度、管径和滴头流量对毛管环状管网和树状管网灌水均匀度及其流量偏差率的影响。结果表明:两种管网结构下灌水均匀度均随毛管进口压力和毛管管径的增大而增大,随毛管长度和滴头流量的增大而减小,且相同条件下环状管网的灌水均匀度比树状管网高1%～2%;本试验条件下环状管网流量偏差率基本保持在20%以内,而树状管网流量偏差率则大于20%;环状管网灌水均匀度、流量偏差率随各因素变化的幅度小于树状管网。通过方差分析可得,毛管管径对两种管网灌水均匀度、流量偏差率影响均显著,滴头流量仅对树状管网灌水均匀度影响显著。所以,在微灌工程设计中可考虑采用毛管管网环状布置形式。     

卷盘式喷灌机研究进展与发展趋势分析

为促进我国卷盘式喷灌机快速发展,提高对卷盘式喷灌机关键技术的整体认识和比较国内外差距,本文概述了国内外的发展历程和卷盘式喷灌机的主要类型和机型,从内外特性指标两方面,阐述了影响卷盘式喷灌机的关键因素及研究现状,总结出喷头车行走速度的均匀性、行走速度与喷头旋转扇形角及速度的匹配关系、喷头车运行稳定性、喷头进口压力的稳定性、喷头的姿态和地形等是影响喷灌均匀性指标的关键因素,各组成部分的能量转换效率和优化匹配是影响整机能耗的关键因素。分析了卷盘式喷灌机驱动动力、传动系统、速度控制、关键环节能量转换和喷头车稳定性等关键技术的研究进展和存在的问题。提出了我国卷盘式喷灌机需要重点研究的应用基础和关键技术问题,展望了卷盘式喷灌机多功能和智能化的发展趋势。     

不同流态区盘卷软管阻力损失研究

针对不同水流流态下的卷盘式喷灌机盘卷软管阻力损失计算问题,构建了软管阻力损失试验装置。在一系列的管道流速条件下,对卷盘式喷灌机(卷盘轴径为1.28m)几种常用内径(27.2、34.0、42.6和53.6mm)的软管进行了盘卷软管阻力损失试验。结果表明:软管管内流速相同时,盘卷软管阻力损失均大于直铺软管的阻力损失;随着管内流速的增加,两者之间的阻力损失差值增大;当雷诺数介于29 630和159 208之间,水流形态属于湍流Ⅰ区和湍流Ⅱ区时,盘卷软管阻力损失与管道内水流流态有关,并得到了软管阻力损失系数和软管阻力损失计算公式,为卷盘式喷灌机进水口压力计算提供参考。     

新型插入式灌水器水力特性研究

为了探究插入式灌水器的水力特性,为其结构优化提供理论指导,通过室内出流试验,研究了灌水器间距S、供水压力H对插入式灌水器灌水均匀度和出流量的影响。结果表明,在间距20～60 cm、压力6～16 m条件下,插入式灌水器的灌水均匀度均大于80%,灌溉效果满足滴灌工程技术规范的要求;灌水均匀度随供水压力的增大略有提高,但提高幅度较小,因此通过增大供水压力来提高灌水均匀度的做法是不经济的;随着灌水器间距的增大,支管敷设长度增加,管路水流沿程水头损失增大,灌水均匀度逐渐下降;在供水压力6～16 m范围内,插入式灌水器的出流量和供水压力关系符合q=k H~x,当灌水器间隔S=20～60 cm时,流量系数k=0.394～0.429,流态指数x=0.671～0.711,流态指数均大于0.5,灌水器属非压力补偿器。     

系列卷盘式喷灌机

该系列卷盘式喷灌机是由山东省农业机械科学研究所、山东华泰保尔灌溉设备工程有限公司在消化、吸改奥地利产卷盘式喷灌机优点的基础上,立足我国国情联合研制的。该系列机组具有品种齐全、性能指标先进、喷洒均匀、结构紧凑、操作简便、亩投资费用低、适用范围广等优点,便于农民根据自己的田块大小、水资源等情况,选择合适的机型。该卷盘式喷灌机主要由三部分组成:卷盘动力驱动系统、卷盘机架及输水管、喷灌小车。卷盘动力驱动系统是利用压力驱动机械涡轮,是卷盘式喷灌机的心脏。在卷盘式喷灌机工作时,压力水经输水管送到喷灌小车,由喷枪雾…     

平移式喷灌机同步行走控制雨量分布仿真

通过单喷头雨量分布室内试验,获取雨量分布信息及出水轨迹信息.利用三维建模、粒子系统等虚拟现实技术,结合实际的雨量分布数据及出水轨迹,模拟出喷头喷洒水雾的三维动态模型.研究喷灌机各跨同步行走时前进方向喷灌雨量分布均匀性,实现前进速度的最优化.分析喷头配置间距和喷头高度对横向灌溉均匀度的影响,优化平移式喷灌机喷头配置.在进行单喷头雨量分布室内试验的基础上,建立了雨量分布仿真模型.仿真结果和现场试验表明：改变驱动电机的频率可以实现纵向的变量灌溉,横向的灌溉均匀度取决于喷头的型号和压力,田间与仿真试验得到的水分分布数据最大相对误差为3.39%,证明仿真模型的可信度.为平移式喷灌机同步行走控制条件下变量控制对灌溉效果的影响和优化研究提供了手段.     

多功能轻小型灌溉机组水力性能试验研究

多功能轻小型灌溉机组是一种新型灌溉机组,具有喷灌和软管灌溉两种灌水方式,满足了不同作物在不同生育期对水分的要求。该喷水车安装有高度调节装置,始终使灌水器处于最佳灌水高度,克服了受风影响较大的弱点,减少了灌溉水分的漂移损失,提高了灌水均匀度和利用效率。在试验室内通过对该机组水力性能试验研究,结果表明,该机组在喷灌方式下灌水均匀度要好于软管灌溉;机组行进速率在不同档位下随压力增大而增加。     

节能保质的卷盘式喷灌机双喷枪技术

针对卷盘式喷灌机搭载单喷枪灌溉所需工作压力较高的问题,文中提出使用双喷枪组合灌溉,并对双喷枪与单喷枪在不同工作压力下的移动喷洒水量分布开展试验,对比分析2种喷枪在不同轮灌组合间距下的灌水均匀度.结果表明,双、单喷枪工作压力分别为0.10和0.25 MPa时,其喷洒幅宽分别为45.08和45.60 m,2种喷枪以1.5倍喷头车喷洒半径组合轮灌时,组合均匀度分别为81.72%和80.36%,喷洒效果基本相同.运用等效年值法,对2种喷枪的初始投资、能耗费和年运行费进行对比发现,此工况下,双喷枪的初始投资、能耗费和年运行费分别为27.45,77.58和105.04元/ hm²,单喷枪分别为12.95,193.96和206.91元/ hm²,双喷枪初始投资虽略有增加,但能耗费和年运行费较单喷枪分别减小了60.00%和49.23%.因此,使用双喷枪喷洒可在保证喷洒质量的同时,降低工作压力、能耗费和年运行费.     

水力驱动带状喷灌机喷头的优化设计

为了使水力驱动带状喷灌机喷洒均匀度高、受风影响小,能够在作物行间进行喷洒作业,本研究选取不同参数的喷头对其喷头流量、射程、条带宽度及喷灌强度进行试验对比分析,试验结果表明,喷头的喷灌效果与工作压力、喷孔大小、喷射仰角及叶轮之间均存在紧密联系。该结果能够为水力驱动带状喷灌系统的喷头选型及参数设计提供参考。     

蓄流灌水器灌水均匀度试验分析

蓄流灌水器水头压力、管径、灌水器长度、孔径、孔数是影响滴灌灌水均匀度的重要参数。室内试验研究结果表明,低压条件下压力水头的变化对灌水均匀度的影响并不明显,只要管径选择适宜,降低压力并不会对灌水均匀度产生很大影响;灌水器管径的变化对灌水均匀度的影响较为明显,灌水均匀度随着管径的增大而增大,但当管径增大到一定程度后,灌水均匀度随管径增大反而呈现减小趋势;灌水均匀度随着灌水器长度的增大呈降低趋势;灌水器孔径越大,灌水均匀度越好;灌水均匀度随着灌水器孔数的增加反而减小。     

卷盘式喷灌机太阳能智能驱动控制系统

为充分发挥卷盘式喷灌机的水力性能,降低喷灌机能耗,并实现喷灌机喷洒速度的自动控制,以电驱动代替水涡轮驱动,并开发了智能控制系统.采用太阳能系统供电,永磁无刷直流电动机驱动卷盘,设计了基于MSP430F169单片机为检测和控制核心的驱动控制系统.该系统主要包括太阳能充电控制器,电动机控制器,隔离电源模块,电动机电压、电流检测模块,蓄电池电量检测模块,电动机霍尔测速模块,卷盘转速和回卷层检测模块以及键盘和液晶模块.研制了各模块软硬件,实现了对卷盘各项运行参数的测量显示和喷洒车移动速度的自动控制,试验结果表明,该智能驱动控制系统运行稳定,能实现喷洒车的匀速回收.该系统为实现卷盘式喷灌机变量灌溉提供了有效的实现方式和技术手段.     

JP75型卷盘喷灌机传动效率分析与试验

为验证理论计算公式在卷盘喷灌机传动效率上的适应性,通过对卷盘喷灌机传动效率影响因素的分析,计算出卷盘喷灌机的传动效率,同时设计了一套卷盘喷灌机传动系统测试试验台。该试验台采用永磁无刷直流电动机代替原有机型的水涡轮实现卷盘的驱动,转矩转速传感器用来测试电动机的输出转速和转矩,负载端通过定滑轮和钢丝绳悬挂不同质量的配重来模拟卷盘喷灌机在田间工作时的阻力。结果表明:在同一挡位时,传动系统效率随负载的增加逐渐提高。在相同负载时,输入转速的增加导致传动系统效率下降。在常用输入转速和输入扭矩的范围内,使用理论公式计算得出的传动效率值与试验值相对误差不大于7%。该理论计算公式为卷盘喷灌机传动系统的设计与优化提供了依据。     

微灌系统文丘里施肥器吸肥性能试验

为了研究微灌系统文丘里施肥器吸肥性能与结构参数的关系,对4种组合式喉管规格的某文丘里施肥器分别在0.10,0.15,0.20,0.25和0.30 MPa进口压力下进行了吸肥性能试验.研究结果表明,文丘里施肥器临界压差和最大压差与进口压力呈线性正相关关系,进口流量随着进口压力或进出口压差的升高而呈增大趋势;当出口与进口压力之比低于0.4时,随着喉管直径的减小、收缩角和扩散角的增大,吸肥流量与出口流量之比逐渐上升;而当压力比高于0.4时,吸肥流量与出口流量之比则呈相反的变化趋势.建立了吸肥性能与喉管几何尺寸及工作参数之间关系的回归模型,可为文丘里施肥器的设计和运行提供技术依据.