圆形喷灌机注肥泵的设计与试验研究

圆形喷灌机的喷灌施肥一体化作业是国内外精准农业的研究热点,选用工作压力高、流量小且稳定的施肥装置是确保高均匀性喷灌施肥的技术关键.针对圆形喷灌机实际应用和作物施肥特点,设计了一台双缸柱塞式注肥泵,包括液力端、传动端、柱塞、密封及配套动力等,单缸设计流量为150 L/h,最大工作压力为1.0 MPa;对试制样机进行了历时100 h的耐久性试验、20%~100%行程范围的调节试验和30~50 Hz频率范围的变频调节试验.结果表明：研发的柱塞式注肥泵流量随着出口压力的增大而有所减少,但不同出口压力下,流量在100 h内的变异系数均小于5%;改变柱塞行程,泵的实际流量和理论流量几乎一致,两者间的最大差值在行程百分比为60%处,为理论流量值的7.5%;泵的流量随着电源频率的增大呈线性上升关系.试验还表明,改变柱塞行程和电源频率可以调节注肥泵的注肥流量,扩大注肥泵的流量范围.开发的注肥泵适用于圆形喷灌机等灌溉施肥系统,可实现施肥的精准控制.     

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。     

水动比例注肥泵的研制

灌溉施肥是传统农业进入现代农业的一个重要标志,灌溉施肥技术和施肥装置的研制是灌溉施肥领域的一个热点。本篇主要介绍了我们研制开发的水动比例注肥泵的结构、工作原理,并测定了其工作性能。结果表明新研制的水动比例注肥泵具有适应性强、结构坚固耐用、成本较低的特点,有较广阔的应用前景。     

泵吸式施肥系统水力性能数值模拟与分析

泵吸式施肥是一种直接借助泵前真空吸肥的简易施肥模式,已被广泛应用于小规模微喷田间施肥作业中。由于整个吸肥过程及其影响因素尚未被研究,致使泵吸式施肥系统的科学应用受到限制。建立了泵吸式施肥系统的管路数学模型,分别选取3种规格管径的肥水管和井水管,设定多种组合,模拟液位、管径、水泵动态扬程等因素对施肥系统水力性能的影响,可得出以下结论:肥水管流量受液位影响较大,井水管次之,干管流量基本保持恒定;肥水管管径与井水管管径相差越大,系统的抗干扰能力越强;泵吸施肥管路的水力计算必须要考虑离心泵的水力特性曲线;肥水管管径变化将导致肥水管流量的大幅度变化。     

滴灌棉田压差式施肥罐注肥均匀度研究与分析

压差式施肥罐在新疆生产建设兵团棉花膜下滴灌条件下使用广泛,但是在实际操作过程中有较大的盲目性.对滴灌棉田2种常规施肥量和压差条件下对施肥罐出口肥料溶液浓度随时间的动态变化进行了测试和分析,试验中尿素使用量选用136 kg与204 kg 2个水平,压差式施肥罐的压差为棉田滴灌条件下的2个常规压差,0.05MPa与0.10...     

液体注肥器定量控制系统的设计

针对目前液体施肥机的不足,设计了可以定量控制施肥量的注肥控制系统。系统采用电机带动离心泵输送液态肥料,通过计算注肥器管道中流量传感器的脉冲信号,获取系统实际排出的液体体积,根据实际施肥量与设定值的差值控制电机运转,从而实现根据实际需要精确控制施肥量。实际运行结果表明,该系统运行可靠,系统对施肥控制量误差相对比较小,可以在一定程度上实现精准注肥,减少肥料浪费。     

基于液压驱动器的精准施肥控制装置设计

为实现温室农业的精准施肥,设计了一种基于压电驱动器的施肥控制装置。该装置采用压电液压驱动和双肥料箱施肥,适用水肥一体化灌溉模式。确定了装置的工作条件、输出功率和载肥能力。当驱动介质气体含量极低时,工作条件为电压150 V,频率350 Hz,施加内压力0.04 MPa。肥料重量1～1.5 kg时,施肥装置的功率基本稳定,最高达92 mW。与驱动介质气体含量较多时对比,装置的载肥能力提升3倍,功率提升1.517倍,具备更强的稳定性和工作效率。     

气流引导式果园注肥机设计与试验

针对目前果园液态肥注肥作业存在易伤果树根系、肥料利用率低、注肥不均匀等问题,为实现果园液态肥高利用率、横向均匀扩散施用,设计了一款气流引导式果园注肥机,以高压气流疏松土壤引导液肥扩散。分析了果树注肥作业要求及气流引导注肥作业原理,对注肥装置、注肥气液管路、注肥下压装置进行理论分析及设计。通过气流引导参数注肥参数交互试验进行分析,确定了最优的参数组合为：通气压力0.8MPa,注肥压力1.5MPa。基于虚拟样机技术完成气流引导式果园注肥机的建模并完成样机的试制,在果园进行了田间试验。试验结果表明,注肥机作业效果稳定,无液肥上溢现象,液肥纵向扩散范围264~320mm,横向扩散范围250~270mm,作业效率0.10~0.12hm2/h,满足果园液态肥作业要求。     

中国水肥一体化施肥设备研究现状与发展趋势

为了促进中国水肥一体化施肥设备的研究开发及推广应用,总结分析了中国水肥一体化施肥设备科研、生产及实际应用中存在的问题,概述了施肥设备的发展现状,重点阐述分析了文丘里施肥器、压差施肥罐、比例施肥泵、柱塞泵及固体肥料溶解施肥装置等常用施肥设备的技术特点、研究进展和存在问题等.在此基础上,基于绿色农业发展理念和农业物联网的发...     

50PG-28型射流式自吸喷灌泵的改进与试验

介绍了50PG-28型射流式自吸喷灌泵的工作原理,分析了该泵自吸性能不足的原因,通过理论分析和试验研究,提出了一种新型的泵腔结构形式：在正导叶的基础上增设反导叶,新的泵腔结构改变了流体方向,减少了流体对泵壳的冲击损失,并可以有效地消除泵腔的速度环量,使气水分离速度加快,泵的自吸性能得到提高．设计了7个喷嘴并进行了自吸性能试验,找出了与泵匹配的最佳喷嘴设计方案,对泵做了全性能试验．试验结果表明,自吸时间比机械行业标准的规定值缩短了42s,泵的效率比国家标准的规定值提高了11．1％,重量比传统自吸喷灌泵减轻了20％．新型泵腔结构形式比原泵腔结构形式在水力性能及自吸性能方面均有所提高.     

瞬时转速波动在轴向柱塞泵故障诊断中的应用

针对轴向柱塞泵配流盘磨损的故障诊断所使用的信号大多存在非平稳、非线性特性的缺点,提出利用轴向柱塞泵的瞬时转速波动信号进行故障诊断.利用瞬时转速波动信号良好的抗噪性能与经过阶比分析后可以转化为角度域内的平稳信号的特点,以克服传统监测信号的不足.通过动力学分析对轴向柱塞泵瞬时转速波动的成因进行了溯源.结果表明,对于具有Z个...     

高压大排量径向柱塞泵滑靴副流固热耦合数值模拟

针对高压大排量径向柱塞泵滑靴副油膜的摩擦与润滑失效问题,在充分考虑油液的弱可压缩性以及黏温、黏压特性基础上,对滑靴副流场及固体域结构展开流固热耦合数值模拟,探讨不同工况对滑靴副油膜的支承特性以及滑靴、定子结构强度变化的影响规律.研究结果表明:随着径向柱塞泵工作压力的升高,滑靴副油膜压力有较大幅度的上升,油膜的速度场与温度场基本不变;随着径向柱塞泵转速的增大,滑靴副油膜内油液的速度及温度均有较大幅度的上升,油膜的压力场基本不变;滑靴的最大变形与应力均出现在滑靴副中心油腔底部的阻尼孔出口边缘,该部位几何结构较薄,且承受中心油腔高压油压力载荷与温度载荷,是整个滑靴结构中强度最薄弱的部分;同时,黏性摩擦产热导致的油膜温升对滑靴副的结构强度有较大影响,也是限制柱塞泵转速提升的一个重要因素.研究结果可为高压大排量径向柱塞泵滑靴副优化设计提供一定的参考.     

喷微灌工程设计中与泵有关的几个问题

水泵选型是否合理不仅关系到喷微灌工程的投资和运行费用，而且在一定程度上决定系统能否正常、安全地运行。本文根据作者自己的设计实践经验，对机压喷微灌工程设计中水泵类型和台数的选择、水泵工作点的确定和调节方法等问题进行了讨论，供设计人员参考。     

中国农业节水喷微灌装备研究进展及发展趋势

喷灌装备还存在大型喷灌机单井水量不足、中小型喷灌机智能化程度不高、整机效率低、工况适应性较差、系列化程度不足等方面的问题,微灌灌水器不同水质下的抗堵性能还需进一步加强,微灌水肥一体化系统智能决策的精准算法、实用性和可靠性有待提高.对"十三五"以来在中国喷微灌装备研发方面取得的新进展进行综述,重点阐述了中小型喷灌装备、滴...     

磷肥施入方式对土壤速效磷含量及玉米生长的影响

2016年和2017年分别进行了玉米盆栽和大田试验.盆栽试验中,磷肥施入方式设置磷肥基施和磷肥分3次随水施入2种,滴灌带埋深设置0,15,30 cm 3个水平.大田试验中增加了地表滴灌不施磷肥处理作为对照.结果表明磷肥以随水施入方式分次施入土壤时,能提高土壤剖面中速效磷含量,土壤剖面中速效磷呈随距滴头距离增加而减小的趋势.磷肥随水施入措施可以有效促进作物生长及产量形成,对玉米产量的影响在α=0.1水平上达到显著.滴灌带埋深为15 cm时,作物生长及产量优于地表滴灌处理.当滴灌带埋深为30 cm时,在一定程度上降低了施入磷肥对作物生长的促进作用.建议采用地下滴灌磷肥随水施入方式,但也应该避免使用过深的滴灌带埋深.     

一种用于稠油输送的径向活塞泵的研制

研制了一种适用于稠油输送的新型阀配流式径向活塞泵.该种新型阀配流式径向活塞泵采用了独立、可摆动式液缸体结构,并利用了机械强制回程.除具有传统往复泵的基本优点之外,还具有结构更加紧凑、体积更小、重量更轻、效率更高、脉动更小等优点.按照GB/T 7784—2006标准检测,在额定工况下,新型阀配流式径向活塞泵的机械效率可达89%,容积效率高达92%.该泵样机在辽河油田进行了长达3个月的现场试验测试.测试结果表明,样机运转平稳,且无故障、无泄漏.该种新型阀配流式径向活塞泵作为节能产品在稠油输送领域有良好的应用前景.     

考虑定常能量损失因子的柱塞泵效率特性建模

针对轴向柱塞泵效率特性模型难以保证全工况下模型预测精度的问题,提出利用定常能量损失因子对现有的轴向柱塞泵总效率计算模型进行优化.首先,利用能量守恒定律对轴向柱塞泵的能量损失构成进行了研究,分析了轴向柱塞泵总效率计算模型误差产生的原因;其次,建立了全工况下轴向柱塞泵效率特性模型,并验证了其有效性;最后,对变排量工况下轴向...