中国轻小型喷灌机组现状及发展建议

为了提高中国轻小型喷灌机组的技术水平,全面分析中国轻小型喷灌机组的研究现状和未来的发展趋势.轻小型喷灌机组是中国应用比较广泛的一种喷灌机具,在农田灌溉、排涝抗旱及生态环境建设等方面发挥着较为重要的作用.经过40多年的发展,中国的轻小型喷灌机组已经具有多种机组型式,可满足各种地形条件、投资水平及劳动力状况等不同场合应用.目前国产机组的水力性能较好,部分配套件质量达到或超过国外同类产品水平,但产品的可靠性、使用寿命和外观等与国外产品仍存在较大差距.中国农业生产力水平和经济发展状况决定了在未来较长时间内,轻小型喷灌机组在节水灌溉设备行业仍有较高的市场份额.因此,国家应加大扶持力度,支持开展轻小型喷灌机组配套模式、机械化技术、低能耗技术和使用可靠性的开发研究,进一步提高轻小型喷灌机组的技术水平.     

轻小型喷灌机组急需改造

在我国,轻小型喷灌机是目前保有量最大的喷灌设备。这类移动机组式喷灌,控制了全国喷灌面积的大多数。它不仅是一种很受欢迎的抗旱设施,在许多地方也已成为一种适宜的喷灌形式。因此,它在我国喷灌事业的发展中,占有重要地位。近十年来,为适应不同需要,喷灌设备不断改进,用以与轻小型机组和管道式喷灌     

轻小型移动式喷灌机组综合利用前途广阔

轻小型移动式喷灌机组是我县发展喷灌灌溉的定型设备。我们通过对喷灌系列设备优化组合,设计组装。该机组具有移动灵活、使用方便、技术操作简单、投资少等特点。1991年底全县共有该机组650台(套),控制     

如何正确使用轻小型喷灌机组

近年来,我国喷灌机具发展很快,特别是轻小型喷灌机组发展更为迅速。正确使用轻小型喷灌机组,能够降低喷灌成本,增加灌溉效益,节约资金开支,延长机组使用寿命等好处。怎样正确使用轻小型喷灌机组呢?下面谈谈我们的几点体会:     

轻小型移动喷灌机组低能耗遗传算法优化设计

合理配置与优化设计喷灌机组有助于实现机组装置效率最大化,有效降低能量消耗.以能耗最小为目标,以水泵一管路运行工况、喷头最小工作压力和喷头压力极差率为约束条件,以喷头配置数量、管道直径和末端喷头压力为决策变量,建立轻小型移动喷灌机组优化数学模型,提出基于遗传算法的优化设计方法.在满足喷灌设计参数条件下,模型与算法能够优化喷头数量、管道直径,还能够对系统流量、压力、效率、单位能耗等工作参数进行计算与设计,同时保证水泵与管路同在优化的工况下工作,算例分析表明优化后机组的能耗降低14.2%.只需输入设计要求的已知条件,算法程序就能自行运算出优化结果,运算结果稳定可靠、求解速度快、精度高,具有良好的通用性和实用性.     

从全国轻小型喷灌机具评比测试看我国轻小型喷灌机组的技术状况

1981年3月～1981年10月原农机部、水利部委托以镇江农机学院排灌机械研究所为主任委员,武汉水利电力学院、中国农机化科学研究所、北京农机化学院、华北水利水电学院、农田灌溉研究所为付主任委员,24个单位组成的全国轻小型喷灌机具评比委员会     

轻小型移动式喷灌机组配套及性能试验

对以柴油机为动力机的轻小型移动式喷灌机组的配套进行了探讨,对尝试的3种配套方式下管道沿程各喷头压力变化、组合喷灌强度、雨量分布等机组性能进行了田间试验.研究结果表明:该泵性能良好,喷头工作压力越接近于额定压力,组合喷灌强度的计算结果与测量值越响合;喷头布置方式一定时,组合喻灌的雨量分布沿管道方向受相邻两喷头的压力差及坡度的影响,垂直管道方向则受到单喷头径向雨量分布特性及风速的影响较多.     

轻小型喷灌机组逐级阻力损失水力计算

为了解决精确计算轻小型喷灌机组阻力损失的问题,从管路中流体力学机理出发,对其进行了分析;将机组布置成线型,根据构成特点与运行特性,采用逐级计算方法对其进行水力计算,计算过程中将任意两喷头间的总水头损失简化为其输水管路沿程损失乘上经验系数,推导出喷灌机组中各喷头工作压力的计算公式,确定逐级阻力损失的计算方法.结合一个算例,选择型号为65ZB-40C＆12×PY120的喷灌机组进行室外试验对比,理论计算时经验系数取为1.1,试验时保证该喷灌泵在其设计工况点运行,多次测量计算出的平均值作为最终的试验数据.计算值与试验值的对比结果表明：在管路流动中,随着流量沿程减小,各喷头工作压力在管路首端时相差较大,末端时基本保持一致.绘制了喷头工作压力的理论计算值与试验值的误差条线图,通过计算得出绝对误差最大的是3号喷头,它们的相对误差在0.27%～1.96%范围内.     

轻小型喷灌机组能耗分析与多元回归模型

为了研究配置参数对轻小型喷灌机组能耗的影响,在基于遗传算法的喷灌机组能耗计算模型基础上,以机组4.4CP-45为例,采用四因素三水平考虑交互作用的正交设计,就管道管径、喷头间距、喷头数、喷头工作压力及其交互作用对机组单位能耗的影响进行了对比分析,在此基础上建立了机组能耗的多元回归模型.研究结果表明,喷头工作压力对能耗的影响最显著,其次为管道管径,喷头数的影响也很明显,喷头间距对能耗的影响体现在与其他参数的交互作用中.4组主要的交互作用因素中,喷头间距与喷头数的作用最敏感,其后依次为管径与喷头数、喷头间距与管径、喷头间距与喷头工作压力,因而在机组配置参数的选择中,参数间交互作用不可忽略.经综合比较,机组配置参数最优组合方式为喷头间距为15 m、管径为80 mm、喷头数9个、管道末端喷头工作压力为0.25 MPa,此时机组单位能耗为4.53 kW·h/(mm·hm²),比优化前降低了22.6%,比只考虑单因素作用得到的最优组合方式降低了1.0%,且配置参数的选择更能为用户所接受.机组能耗多元回归模型复相关系数达0.88,确定性系数为0.774,比较可靠,能为喷灌工程设计及性能评价提供一定的借鉴作用.     

轻小型喷灌机组合理配套的再探讨

根据动力机和水泵的性能特性,讨论了配套系数时配套的可靠性和经济性的影响,提出了配套系数的选择范围。     

轻小型喷灌机组能耗计算与评价方法

为客观评价轻小型喷灌机组的能量消耗,应用水力机械能效计算基本方法,根据喷灌机组构成特点与运行特性,推导出喷灌机组与水泵的能耗计算公式,确定喷灌机组能耗评价指标与方法.借鉴多孔出流管道水力计算方法,采用退步法进行输水管道水力计算,应用迭代法求解喷头的流量和压力,提出喷灌机组水力计算步骤与方法.实例分析表明计算与评价方法简单实用、计算方便,进行喷灌机组能耗分析与评价具有可比性、可操作性和可靠性强的特点,计算与评价结果符合喷灌机组工程实际.研究结果能够为水泵的合理选型、管路装置优化配置与设计及喷灌机组产品的开发提供理论依据,对于提高喷灌机组装置效率、降低运行能耗,具有重要的理论意义和实用价值.     

轻小型移动喷灌机组低能耗遗传算法优化设计

合理配置与优化设计喷灌机组有助于实现机组装置效率最大化,有效降低能量消耗。以能耗最小为目标,以水泵-管路运行工况、喷头最小工作压力和喷头压力极差率为约束条件,以喷头配置数量、管道直径和末端喷头压力为决策变量,建立轻小型移动喷灌机组优化数学模型,提出基于遗传算法的优化设计方法。在满足喷灌设计参数条件下,模型与算法能够优化喷头数量、管道直径,还能够对系统流量、压力、效率、单位能耗等工作参数进行计算与设计,同时保证水泵与管路同在优化的工况下工作,算例分析表明优化后机组的能耗降低14.2%。只需输入设计要求的已知条件,算法程序就能自行运算出优化结果,运算结果稳定可靠、求解速度快、精度高,具有良好的通用性和实用性。     

轻小型喷灌机组的水力性能试验与喷灌均匀度的研究

为研究轻小型喷灌机组的水力性能及喷灌均匀度是否满足规范要求,以自行研制的轻小型喷灌机组为研究对象,通过室内试验,分析了轻小型喷灌机组的水量分布、喷灌均匀度和运行速度。结果表明,当进口压力为0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 MPa时,轻小型喷灌机组的最小运行速度为10.25m/h,最大运行速度为68.40m/h,压力越大,速度越低,机组的喷灌均匀度越高,喷灌均匀度的范围在87.60%~91.40%之间,满足规范要求。     

我国轻小型喷灌机组研制达到国际先进水平

由中国农业机械化科学研究院等单位承担的国家863计划项目“高效低能耗轻小型移动式喷灌机组研制与产业化开发”，2005年9月26日在北京通过了专家鉴定，标志着我国轻小型喷灌机组研制取得重大突破，并达到国际先进水平。     

轻小型喷灌机组评价指标及评价方法现状

轻小型喷灌机组是应用比较广泛的一种喷灌机具,经过40多年的发展,轻小型喷灌机组已经具有多种机组形式,可满足各种地形条件、投资水平及劳动力状况等不同场合应用。总结了轻小型喷灌机组不同配置形式的优缺点,详细分析了国内外轻小型喷灌机组的评价指标。针对不同评价指标提出,应研究轻小型喷灌机组形式的设计和管道水力计算,通过合理的能耗评价指标,优化机组配置,以降低系统能耗。还应研究室外试验条件下机组配置参数、管道布置情况及运行条件、环境因素等因素及其交互作用对喷灌系统喷洒均匀性的影响,研究适用于轻小型移动式喷灌机组的一套综合评价理论与方法。最后提出将灰色关联法应用于轻小型喷灌机组的多因素多目标评价中,为喷灌机组比选及机组性能综合分析提供了一种有效工具。     

轻小型喷灌机组中三相异步电动机的维护

以0.25～10瓩的三相异步电动机作为动力的轻小型喷灌机组广泛用于小片园田,蔬菜、园林、城市卫生除尘等喷灌。下面谈谈这类电机的维护:     

轻小型喷灌机组相邻喷头工作压力差对喷灌均匀性的影响

轻小型喷灌机组实际应用时由于地势变化、水力损失等因素影响相邻喷头间会存在一定的工作压力差,影响组合喷灌均匀性。故选取灌水均匀系数Cu和分布均匀系数Du作为评价指标,研究喷头工作压力与相邻喷头工作压力差对喷灌均匀性的影响规律。以摇臂式喷头10PY为例,通过试验分析当喷头工作压力取3个水平(0.22、0.25、0.28 MPa)、相邻喷头喷灌工作压力差取5个水平(0、0.01、0.02、0.03、0.04 MPa)时的喷灌均匀性及水量分布。结果表明,相邻喷头间工作压力差对喷灌均匀系数和分布均匀系数的影响会因喷头工作压力等级而异,低压条件这种影响对相邻喷头间工作压力差越敏感; 0.25 MPa下组合喷灌均匀性最稳定;相邻喷头间工作压力差的存在会使灌溉水深高值区向下游移动;分布均匀系数Du更能反映相邻工作压力差对灌溉水量低值区的影响,不同工况下分布均匀系数Du最大偏差为8.2%。上述结论能为轻小型喷灌机的优化配置与运行提供一定的参考。     

轻小型移动式喷灌机组现状及其与国外的差距

节水灌溉是农业现代化的重要组成部分，发展节水灌溉、提高水的利用率是实现农业现代化的必由之路。通过对国内相关厂家的调研，初步分析了我国轻小型移动式喷灌机组的现状及其与国外先进水平之间存在的差距。在此基础上，提出了今后研究工作的具体目标。     

轻小型喷灌机组的运行速率与压力水头损失

为研究轻小型喷灌机组低压喷灌条件下运行速率的合理取值以及工作压力与喷灌机组压力水头损失的关系,以轻小型喷灌机组为研究对象,经过室内喷灌试验,研究了一定工作压力和流量条件下机组的运行速率、灌水定额之间的关系,并对机组的局部水头损失和沿程水头损失进行了分析.结果表明:灌水定额与轻小型喷灌机组的运行速率、工作压力有一定的关系,通过确定灌水定额,能够调制出相应的运行速率.轻小型喷灌机组卷盘车处入口压力增大,喷水车单喷头处的压力也随之增大,但是入口压力增大到一定程度后,单喷头压力的提高幅度减小,因此在机组正常工作范围内,可以通过适当降低机组的入口压力,以减少机组的压力水头损失,节省能耗,降低机组的运行成本.轻小型喷灌机组在中国有广泛的发展前景,该项研究对于中国轻小型喷灌机组的性能改良具有重要意义,为轻小型喷灌机组的发展提供参考依据.