中心支轴式喷灌机智能控制系统的研发

中心支轴式喷灌机喷洒效果好、节水、节能,在许多国家和国内都应用较广。但是因为其行走缓慢,完成一圈喷灌作业往往需要2~20天的时间,其控制形式单一,只能通过手工启动停止,启动后需要工人看管,不能定时、定圈停机,如果机器遇到故障不好判断是第几跨故障,不便于故障排除和维修,这些都制约了指针喷灌机的发展。本文主要介绍中心支轴式喷灌机智能控制系统的研发,使中心支轴式喷灌机的控制更加多元化、人性化,更利于推广与应用。     

圆形喷灌机泵注式施肥装置设计与田间试验

圆形喷灌机水肥一体化作业时对喷洒肥液均匀性有较高要求,需要采用比例施肥装置,确保注入喷灌机的肥液流量保持恒定。为此设计了基于柱塞式注肥泵的泵注式施肥装置,并以注射喷嘴的孔口直径、安装位置以及注肥泵的电源频率为变量,进行了圆形喷灌机应用泵注式施肥装置的喷灌施肥均匀性试验。结果表明,圆形喷灌机停止状态下,注肥泵电源频率50 Hz运行时,3种注射喷嘴孔口直径和3种安装位置的组合工况下喷灌施肥的均匀系数CU为99.00%~99.65%,变异系数CV为0.46%~1.37%,其中当注射喷嘴孔口直径为2.5 mm、安装在进水管水平段位置的工况时获得的喷灌施肥均匀性最佳。圆形喷灌机行走状态下,测得单列雨量筒喷灌施肥均匀系数C*UH为88.77%~90.66%,表明圆形喷灌机采用泵注式施肥装置能够获得较高的喷灌施肥均匀性。此外,通过对比注肥泵电源频率在50 Hz和46 Hz时的喷灌施肥均匀性,发现喷头喷洒肥液的电导率总平均值与电源频率之间具有显著的正相关性,表明改变注肥泵的电源频率是圆形喷灌机实现高均匀度变量喷灌施肥的一种有效途径。     

中心支轴式喷灌机非设计工况对均匀性的影响评估

通过田间试验,评估了中心支轴式喷灌机非设计工况运行(行进速度和首部压力等)和配置(低压喷头、压力调节器和末端喷枪等)对喷灌机田间喷灌均匀性的影响。结果表明:设计工况下,赫尔曼-海恩均匀系数CUH和均匀分布系数DU均随行进速度提高而减小,当百分率计数器由30%提高到100%,采用低压喷头D3000时的CUH减小12.91%,DU减小6.35%;采用低压喷头R3000时的CUH减小10.50%,DU减小2.39%;首部压力大于设计入机压力0.16 MPa时,入口压力递增,CUH和DU基本保持不变;首部压力为0.08 MPa,采用D3000时,CUH减小14.04%,DU减小15.09%;采用R3000时,CUH减小13.37%,DU减小15.61%;末端喷枪全程开启,采用D3000时的CUH降低10.27%,DU减小14.13%;采用R3000时的CUH降低20.78%,DU降低23.15%;不配置压力调节器且平地条件下,在首部入机压力为0.12、0.16、0.20 MPa时,采用低压喷头D3000时的CUH分别减小1.23%、1.82%和6.51%,DU减小29.61%、14.87%和12.52%;采用R3000时的CUH分别减小9.26%、15.00%、17.19%,DU减小40.05%、32.45%和29.76%;这是由中心支轴喷灌机作业实际工况与设计工况不符引起的。     

基于节水增粮行动背景下的黑龙江省高效节水灌溉装备需求分析

黑龙江省是国家重要的商品粮基地,在节水增粮行动背景下,高效节水灌溉模式、装备类型及装备需求情况亟待解决.文中分析了全省节水增粮行动项目实施以来,其年度任务及完成情况、取得的经验及存在问题.结果表明:喷灌是目前黑龙江省旱田采用的主要灌溉模式,预测到2020年我省旱田采用的主要灌溉模式将从绞盘式喷灌逐渐演变为绞盘式喷灌与中心支轴式喷灌.装备类型将以绞盘式喷灌机与中心支轴式喷灌机为主.预计2015-2020年,绞盘式喷灌机需增加2 734台套,中心支轴式喷灌机需增加277台套,微灌设备需增加415台套.     

中心支轴喷灌机系统管理及维护

中心支轴式喷灌机具有喷洒质量好、自动化程度高、土地利用效率高、适应性强和不需要很多地面工程设施等优点,适用于灌溉各种质地的土壤,以及各种大田作物、蔬菜、经济作物和牧草等。中心支轴式喷灌机作为高效的现代农业设备,必须科学设计、管理和维护,从而获得作物的高产和优质。      

太阳能—电子技术在绞盘式喷灌机调速装置上的应用

通常使用一般的绞盘式喷灌机时,随着输水管卷入绞盘,绞盘有效直径不断改变,输水管管端的喷洒装置行走速度则不断提高.这样导致喷水量分布不均匀。奥地利鲍尔喷灌设备公司新生产的“Economy Star”绞盘式喷灌机,它装备有一个太阳能一电子调速装置,能够控制喷洒装置行走     

黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作喷灌模式综合评价与优选研究

为探究黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作体系适宜喷灌技术模式。选取半固定式喷灌、智能化灌溉、中心支轴式喷灌机、地埋自动伸缩一体化喷灌、自驱动绞盘式喷灌等5种喷灌模式,构建基于"AHP+熵权法"组合赋权的Topsis模型,在冬小麦-夏玉米连作周期试验基础上,从经济、社会、技术、农业生态、资源等5个方面开展不同喷灌类型方案优化分析研究。地埋自动伸缩一体化喷灌节能省工效益明显,比中心支轴喷灌节能57.1%,省工效益是半固定式喷灌的4.8倍,农民欢迎程度最高。半固定式喷灌较智能化喷灌和地埋自动伸缩一体化喷灌工程投资减少了64.3%和33.3%,年维修养护费用较智能化喷灌和中心支轴喷灌机减少了73.7%和28.6%,缺点是省工效益差。中心支轴式喷灌机作物适应性最强,但是耗电量比地埋自动伸缩一体化喷灌增加300 kWh/hm~2。种植周期内,智能化喷灌节水量为1 920 m~3/hm~2,较自驱动绞盘式喷灌节水26.3%,节水效果最好。省工效益、效益费用比和节水量是排在前三位的权重指标,分别为0.187、0.152和0.135。灌溉技术模式决策和实施前应优先考虑效益费用和节水程度。黄淮井灌区冬小麦-夏玉米连作体系节水喷灌模式排序为:地埋自动伸缩一体化喷灌中心支轴式喷灌机自驱动绞盘式喷灌智能化喷灌(半固定式喷灌)。"AHP+熵权法"组合赋权的Topsis综合模型评价结果科学合理且符合农业生产实际情况。在当前经济和技术条件下,黄淮井灌区采用地埋自动伸缩一体化喷灌可获得最佳综合效益,建议在该区域适度推广和应用。     

轻型卷盘喷灌机运行效果影响因素分析

为了获得影响轻型卷盘喷灌机运行效果的各种因素及其关系,以轻型卷盘喷灌机为研究对象,根据其工作性能,选取6个不同进口压力和4个不同行走档位进行试验,测量进口压力、行走速度及流量,计算压力损失、均匀度和喷灌强度等,并分析了轻型卷盘喷灌机进口压力、行走速度、压力损失、流量及喷洒均匀度之间的关系.试验结果表明:进口压力和流量呈线性正相关;不同档位中,随着进口压力的增大,行走速度随之提高,每个档位下行走速度与进口压力亦呈线性正相关;不同行走速度和不同进口压力时喷洒均匀度波动较小,总体呈平稳趋势,喷洒效果比较稳定,基本满足设计要求,进口压力在0.45 MPa时,喷洒均匀度最高,达到89.5%;灌水深度受流量和行走速度的双重影响,流量(进口压力)一定时,行走速度提高,灌水深度下降,呈曲线下降趋势.     

中心支轴式喷灌机末端喷枪系统设计

中心支轴式喷灌机主要由中心支架、桁架、塔架车、末端悬臂、控制系统、喷洒装置等6部分组成。由于喷灌机绕中心支架做圆周运动,灌溉区域为圆形,不能喷洒到正方形地块的四个角落,造成约20%的土地得不到灌溉。设计一款可靠性、实用性、适应性较好的喷灌机尾枪系统,能够有效地解决喷灌机地角漏灌问题,提高灌溉面积和水的利用率。     

圆形PWM变量喷灌机喷灌特性的仿真研究

变量喷灌(Variable Rate Irrigation,VRI)是精准农业的一个重要分支,目前的发展方向是单喷头变量喷灌(Individual Sprinklers VRI,IS-VRI),即每个喷头均采用脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)变量技术控制水量。为此,通过分析面向IS-VRI应用的圆形PWM变量喷灌机在喷灌过程中水量累积的过程后,数值仿真研究了PWM脉冲占空比、PWM脉冲周期、喷灌机行进角速度及喷头离围转中心距离4个参数对喷灌均匀性及喷灌水深误差的影响规律。采用Nelson R3000喷头的圆形PWM变量喷灌机数值仿真结果表明:喷灌水深与喷灌机行进角速度和喷头离围转中心距离成反比,与PWM脉冲占空比成正比,与PWM周期存在较弱的负相关关系; PWM周期和喷灌机行进角速度越小,喷灌均匀性越好,当PWM周期取10s或行进角速度取1(°)/min时,径向和周向克里斯琴森均匀系数均可达到75%和80%以上;喷灌水深误差主要出现在喷灌机中间段的径向水深误差上,约为8%,其余误差均在5%以下,水深误差可以通过调整PWM脉冲占空比补偿消除。     

我国节水灌溉设备综述（上）

随着节水灌溉技术在我国的推广应用，我国的节水灌溉设备也得到了相应的发展。本方就我国的喷灌和微灌设备的现状、存在问题和今后发展方向谈谈个人的粗浅看法。1我国喷灌设备发展的现状1．1喷灌机（组）我国的喷灌机从研制的情况来看，大、中、小、轻型喷机都研制过。大型喷灌机我国先后研制的型式有双悬壁式、拖拉机单喷头悬挂式、中心支轴式、平移式、滚移式和绞盘卷管式等。据农垦系统1990年统计，已有大型喷灌机llto台，喷灌面积11万hm2。目前定型批量生产和使用较多的是电动中心支轴式和滚移式喷灌机。中型喷灌机我国曾研制过单喷头悬…     

我国节水灌溉设备现状与展望

1我国喷灌设备发展的现状1．1研制设备的种类1．1．1喷灌机（组）我国的喷灌机从研制的情况来看，大、中、小、轻型喷灌机都研制过。大型喷灌机我国先后研制的型式有观意壁式、拖拉机单喷头悬挂式、中心支轴式、平移式、滚移式和技盘卷管式等。据农垦系统1990年统计，已有大型喷灌机1100台，喷灌面积11万hm2。目前定型批量生产和使用较多的是电动中心支轴式和滚移式喷灌机。中型喷灌机我国曾研制过单喷头悬挂式、双悬臂式、绞盘卷管式和移动管道机组式等型式．除移动管道式机组外，其它推广应用不多，未形成批量规模。最近经盘卷管式生产和…     

滚移式喷灌机压力对喷灌均匀性影响

为解决喷灌机械的喷灌均匀性差、移动不方便等问题,研制一种操控简单、适应性强的大型滚移式喷灌机,对其水量分布均匀系数和喷灌强度进行试验.试验采用单因素多重比较设计方法,选取距进水端距离分别为40,150,260 m处为测试处,喷灌压力分别为0.20,0.25,0.30,0.35,0.40 MPa,并运用Design-expert软件进行分析,研究各喷灌压力在各测试处对水量分布均匀系数和喷灌强度的影响.结果表明,各测试处的压力对水量分布均匀系数的影响均为显著性差异,且随喷灌压力上升,水量分布均匀系数升高.对喷灌强度的影响呈正相关性,但喷灌压力高于0.30 MPa时影响不显著.喷灌压力在0.40 MPa时,水量分布均匀系数平均可达88.75%,喷灌强度为12.3 mm/h,各处的水量分布均匀系数和喷灌强度能够保持均匀一致,并能够稳定作业,达到最优状态,完全满足大型滚移式喷灌机的性能要求.该项研究对于促进滚移式喷灌机推广和应用具有重要意义,为其深入研究提供了参考依据.     

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.     

中心支轴式喷灌机控制塔盒的研究

中心支轴式喷灌机自动控制系统由电控柜、集电环、控制塔盒、中央行走电机及电缆等相关部件组成,控制塔盒是控制喷灌机跨与跨之间相互衔接运动的关键部件,能够有效地控制喷灌机每一跨的行走轨迹。塔盒通过接收和传递电子信号控制每一跨的行走电机工作,使得每一跨绕中心支架运动。针对控制塔盒的工作原理,设计了控制机构,具有使喷灌机正转和反转运动、出现故障时自动停机等功能,有效地提高喷灌机的灌溉均匀度和自动化程度,具有很好的应用及推广价值。     

水力驱动带状喷灌机的设计研究

为解决现有圆形喷灌设备受风影响大、喷洒不均匀、成本高等缺陷以及现有的喷洒灌溉设备结构复杂,使用不便等不足,设计研究一种水力驱动带状喷灌机。论述带状喷灌机的基本结构组成、工作原理、喷灌指标确定及喷灌系统的创新。通过对样机进行试验证明样机能够满足设计需求和实际生产的要求,形成适于中国农业特点,适于山区丘陵旱地补水抗旱的节水型喷灌机和喷灌技术。     

喷灌机的选购与使用

喷灌机是一种将动力机、泵、管路、喷头和移动装置等设施,按喷灌方式组合配套成具有整体性的喷灌设备,将压力水喷射到低空,经雾化后像雨滴一样均匀地降落到作物和地表面。常用的喷灌机有小型喷灌机、大型喷灌机、平移式喷灌机、移动式喷灌机、卷盘式喷灌机、指针式喷灌机、中心支轴喷灌机、圆形喷     

卷管式喷灌机绞盘速度自动控制系统的研究

在实时控制理论的基础上,针对现有绞盘卷管式喷灌机喷头小车随绞盘速度的变化而变化并最终影响喷灌均匀性的问题,设计了一种由8051芯片构成的智能控制系统,给出了其软硬件系统实现的方案,并对该系统效率进行了分析.研究表明,该系统实现了对绞盘卷管式喷灌机绞盘速度的自动控制,有效地控制了喷头小车的行走速度,可大大地提高绞盘卷管式喷灌机的喷灌均匀性和自动化程度,具有很好的应用及推广价值.     

摇臂喷头低压掺气情况下田间组合喷灌试验研究

为了对比掺气喷头与摇臂喷头对灌水均匀性改善的效果,采用田间组合喷灌试验的方法对比了两类喷头在较低工作压力时的性能.采用平均喷灌强度和喷灌均匀系数为主要评价指标,其中对于喷灌均匀系数主要讨论了工作压力和组合间距的影响.试验结果表明:掺气喷头和摇臂喷头的平均喷灌强度理论值与试验值差异在5%左右,说明低压、微风环境下试验的蒸发漂移损失小.在组合喷灌间距均为1.0R时,掺气方法提高喷灌均匀系数,使均匀系数达到并超过标准中规定的75%的要求.在1.0R,1.1R,1.2R这3种组合间距情况下,掺气喷头的喷灌均匀系数均高于同型号摇臂喷头2.2%~5.8%.     

DYP-400型中心支轴式喷灌机通过新产品鉴定

4月28日，由甘肃省经济委员会组织有关专家组成的鉴定委员会，对民乐县锦世机械设备制造有限责任公司研制开发的DYP-400型中心支轴式喷灌机进行了新产品鉴定。鉴定委员会一致认为，DYP-400型中心支轴式喷灌机是根据农业机械发展的趋势和西北地区水资源缺乏的现状，利用技术创新开发出的产品，具有良好的发展前景，一致同意其通过新产品鉴定。