水肥一体化灌溉装置蠕动泵结构优化

在高精度水肥一体化装置的研究中,蠕动泵作为动力源存在局部回流问题.为了降低蠕动泵回流程度和减少水力损失来提高配肥精度,设计了蠕动泵混肥注肥一体化的精准灌溉装置,建立了性能参数模型,并分别采用蠕动泵辊子数量为2、3和4的不同泵头结构,对流量、压力和泵管温度进行了水力性能试验及分析.结果表明:四辊子结构蠕动泵相比于双辊子和三辊子结构,流量分别增加了22％和7％,回流程度分别降低了23％和8％,最大压力分别提高了0.105 MPa和0.030 MPa,泵管最大温度分别增加了13℃和8℃.经过试验对比,四辊子的泵头结构对泵管高频率挤压,流体回流起到减缓作用,水力损失减小,泵流量和压力均有所提高.得出蠕动泵四棍子结构为水肥一体化动力源较优结构.     

设施栽培营养液自动调控装置设计与试验

针对设施栽培中营养液调控缺少监测管理、自动化程度低、稳定性难以保证等问题,设计了一种设施栽培营养液自动调控装置。通过传感器对营养液指标值的实时检测、控制器对检测数据的处理、执行部件对营养液指标值的调整,实现设施栽培营养液的自动调控。同时,设计了各关键部件结构参数及传感器检测子系统、数据融合与智能决策子系统和协同调控子系统的硬件和软件结构。采用响应曲面法试验,研究了均匀混合机构的纵向安装位置、横向安装位置、作业速度对营养液均匀混合时间的影响,并进行验证试验。响应曲面试验结果显示：试验因素的显著性主次顺序为作业速度、纵向安装位置、横向安装位置,最优组合参数为作业速度110r/min、纵向安装位置50mm、横向安装位置150mm。验证试验表明：营养液自动调控装置完成1次营养液调控所需时间约为135s,完成调控后营养液指标值pH值、EC、K⁺浓度、Ca²⁺浓度和NO₃^-浓度的误差分别为4.73%、3.28%、4.44%、4.15%、3.54%%。所设计的营养液自动调控装置具有结构简单、调控误差小的优点,可为...     

基于CFD的泵装置性能预测方法比较

以某混流泵装置为例,采用CFD技术分别进行包括进出水流道和水泵在内的水泵装置全流道数值模拟的性能预测和由不带泵进出水流道数值模拟得到的流道效率与泵效率乘积的泵装置性能预测,并与模型装置试验结果进行比较。结果表明,根据水泵装置全流道数值模拟方法进行的装置性能与模型试验结果误差较小;以流道效率与泵效率乘积的方法预测装置效率的误差较大,仅在最优工况点附近与模型试验泵装置效率近似相等,引起较大误差的主要原因是基本理论存在不合理性。因此,建议以进水流道、出水流道和水泵作为整体进行内流数值模拟和装置性能预测,并在考虑泵对流道影响的情况下进行流道的水力设计优化。     

二、原有水池的修正

在泵进水池中的涡流对泵和进水结构是有害的,这一点已为大家确认。一个很小的力就会形成涡流同样为众所周知。这种现象在新设计进水池时可能避免。但对问题已经明显的或需扩大的进水池予以修正是必要     

“华龙一号”核主泵泵组转子轴向窜动量有限元分析

为了研究在自重、外部载荷和受热膨胀等因素下核主泵泵组相关部件对转子轴向窜动量的影响,通过建立某型号轴封型核主泵泵组的有限元分析模型,采用数值计算和试验验证相结合的方法对核主泵泵组的转子轴向窜动量进行了分析.研究结果表明：泵侧电动机支座和密封室区域之间的受热膨胀有利于核主泵机械密封自由补偿间隙,而电动机相关部件受外部载荷变形和受热变形较大,叠加转子自重变形和轴承设计游隙后总的轴向窜动量超过设计预期,将对核主泵泵组的正常运行产生负面影响;电动机转子部件的液压顶升试验结果与数值计算结果相吻合,验证了有限元分析计算结果的准确性;为了降低核主泵泵组转子的轴向窜动量,通过增加垫片和增大部分转子零件设计高度的方法对电动机推力轴承游隙和转子轴向窜动量进行了调整优化,并对调整优化后的核主泵泵组进行全流量试验验证,试验结果显示调整优化后的核主泵泵组转子轴向窜动量约为2.2 mm,试验过程中泵组各项性能指标运行稳定,符合设计预期.     

大型泵站的泵型选择

大型泵站的泵型选择,是泵站设计的一个关键性问题。以往,主要根据已建同类泵站的机型类比选择主泵泵型,技术、经济上欠合理。作者根据设计经验,提出了大型低扬程泵站泵型选择的设计方法。这种方法以比转数和模型通用特性曲线为依据,不仅比较实用,而且可以获得较大的经济效益。     

基于CFD的泵安装位置对一体化泵站水力特性影响研究

【目的】探究一体化泵站不同水泵安装位置对其内部流动特性以及水力性能的影响。【方法】以2个左右对称安置的潜水轴流泵为研究对象,在流速为198 m^3/h条件下,基于CFD分析泵安装中心距L、2台泵间距S等关键位置参数对一体化泵站流动特性影响。【结果】由于集水池内水流不对称和泵吸水影响,泵I与泵II的水力效率、泵进口流速均匀度有一定差异,其中泵I水力效率较泵II高4%左右,泵I进口流速均匀度较泵II高1%~4%。一体化泵站2台泵中心距的改变对水泵水力效率影响较小,而对泵吸水均匀性影响较大。一体化泵站2台泵间距的改变对水泵的水力效率影响较大,而当泵间距达到一定值后对泵吸入均匀影响较小,但集水池内流态随之更加恶化。【结论】在该一体化泵站背景下,建议安装2台泵的一体化泵站中心距L推荐值0.4 R,泵间距S推荐值0.6 R。     

排灌机械节能的重要措施是提高装置效率

通常由水泵、动力机,管路、传动等四部分组成一个系统,被称为抽水装置。如果将单台套或多台套抽水装置固定安装,盖好厂房,配以进出水池,这就成为泵站。研究抽水装置的效率,我们称为装置效率。如研究泵站的效率,就应当叫站效率。它们的区     

核主泵内部流动研究现状与技术发展综述

核主泵是反应堆冷却剂系统中唯一高速旋转设备,是影响核电厂安全性和可靠性的最关键设备,其长时间高效、稳定、安全地运行对防止核电厂事故的发生极为重要.近年来,随着全球核电工业高速发展,核主泵的重要性引起广泛关注.核主泵作为一回路承压边界的重要组成部分,在启停、地震、海啸等瞬态和异常工况下,或发生卡轴、轴密封泄漏以及失去外动力等事故时,核主泵驱动冷却剂的循环能力与反应堆释热之间的平衡遭到破坏,严重威胁堆芯安全.各种复杂工况下核主泵关键部件及其关联系统的复杂性和高安全性,是核主泵设计和制造难度极高的主要原因.针对核电技术的发展历程开展论述,介绍世界主要三代核电技术和中国三代核电建设和发展现状,介绍了中国独立自主三代核电技术“华龙一号”HPR1000和“国和一号”CAP1400,并以CAP系列核主泵为例简要介绍第三代压水堆系统和关键设备,介绍了2种典型无轴密封形式的核主泵:屏蔽电机核主泵和湿绕组核主泵.针对核主泵的水力优化设计、全特性、事故工况下水动力特性、气液两相流动、空化特性、流固耦合等内部流动研究现状开展论述.核主泵的安全可靠极为重要,核主泵设计加工制造也极具挑战.因此对核主泵内部流动基础理论和关键技术进行深入研究,突破国外的技术壁垒,掌握自主知识产权的核心技术和关键技术,实现核主泵技术的跨越式发展,是当前中国急待解决的“卡脖子”难题.     

基于PCA-MCAFA-LSSVM的养殖水质pH值预测模型

为解决水质预测传统方法精度低、鲁棒性差等问题,提出了基于主成分分析(PCA)、改进文化鱼群算法(MCAFA)和最小二乘支持向量机(PCA-MCAFA-LSSVM)的养殖水质pH值预测模型。该模型通过主成分分析提取养殖生态环境指标的主成分,降低模型输入向量维数,利用改进文化鱼群算法对最小二乘支持向量机超参数进行组合优化,以自动获取最优超参数建立非线性养殖水质pH值预测模型。应用该模型对宜兴市河蟹养殖某池塘2011年9月1日~9月4日在线监测的水质数据进行了预测分析,试验结果表明:该模型取得较好的预测效果,与分别用蚁群算法或遗传算法优化LSSVM的方法相比,PCA-MCAFA-LSSVM模型有93.05%的测试样本绝对误差小于8%,最大绝对误差仅为11.61%,均方根误差、平均相对误差绝对值和运行时间分别为0.047 4、0.004 1和4.367s,且均优于其他预测方法。PCA-MCAFA-LSSVM算法不仅计算速度快、预测精度高,还能够为河蟹养殖水质调控管理提供决策依据。     

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节,水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中,由于循环管路以及酸液的缓慢扩散,使得pH值调节过程存在很大的时滞,传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点,建立了描述该过程的数学模型,设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点,开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中,既缓解了滞后时间对控制系统的影响,又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性,分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试,同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明,在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%,营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157s,优于常规PID控制的2.55%和189s。     

基于物联网的果园药水肥一体化控制系统设计与实现

针对山地丘陵果园生产作业中,病虫害防治和灌溉工作量大,人工成本上升,同时我国当前施肥模式粗犷、水肥浪费量大、肥液浓度不好控制等问题,结合物联网技术和互联网技术设计一种基于物联网的果园药水肥一体化控制系统。该套系统以基于CC2530的ZigBee节点为基础,结合MCU单片机及各类传感器,通过ZigBee网络实现远程监测和控制执行模块执行各种功能,同时采用模糊控制对水泵进行精准控制,实现对果树的精准施药、施肥和灌溉,并进行试验验证。结果显示,ZigBee网络的丢包率与距离没有明显关系,与上位机软件发包频率有一定关系;系统能够实现远程监测与自动控制,实时显示空气和土壤湿度、EC值和pH值等监测数据;混合药池的EC值经过系统调节690 s左右,达到设定值1.5 ms/cm,土壤EC值经过系统调节810 s左右,达到设定值1.2 ms/cm附近;同时系统根据不同的土壤EC值与混合药池EC值执行不同的灌溉方案与混肥、施肥方案,精准控制灌溉施肥,有较好的稳定性。     

水肥一体化施肥机EC和pH改进自抗扰解耦控制

针对水肥一体化施肥机控制系统在交叉耦合、内外不确定条件下难以通过建立精确数学模型进行跟踪控制的问题,提出一种EC和pH改进自抗扰解耦控制策略。利用六次多项式曲线拟合对系统阶跃响应数据进行滤波处理,由面积法构建系统简化数学模型。选择静态解耦法实现系统解耦,对分解后的两个子系统分别设计自抗扰控制器并进行改进,给非线性状态误差反馈率添加类积分项,并引入模糊控制理论实现其参数在线自整定。仿真结果表明,系统EC和pH的调节时间分别为44 s和39 s,超调量分别为5.5%和0.3%,输出绝对误差分别小于0.1 mS/cm和0.2,该控制器能够实现系统高精度独立调节,相比于线性自抗扰和PID控制器,响应速度更快,抗干扰能力和鲁棒性更强。试验结果表明,该控制器调节误差与仿真结果吻合,并且能够使系统用水量、用肥量、用工量分别降低33.13%、35.75%、35.01%,作物产量提升15.16%,节水、节肥、节工和增产效果显著,具有很高的可行性。     

农村水池工程中的泵站及电气设计

农村水池工程事关千万农民的切身利益,泵站是该工程的心脏、核心,它的成功与否直接影响着供水工程。水池泵站涉及到的内容较多,本文主要通过泵站水力机械设备的选择、泵站电气设备的选择两方面的内容说明水池泵站的设计。该设计通过专家论证已用于内官水池建设项目,系统运行两年来一直比较稳定,取得了良好的社会效益和经济效益。     

果园自动变距精准施药系统设计与试验

针对我国北方果园施药设备自动化程度不高、农药利用率低、适应性差等问题,设计了基于冠层体积估算的果园自动变距精准施药系统。施药系统的喷施臂在控制系统的控制下可以在水平和垂直方向调整喷雾距离和喷施高度,以适应不同果园的果树特征。为实现精准喷施,利用红外测距传感器组成了传感器阵列,通过该阵列探测冠层,将测得的数据用数学方法构建了冠层体积估算模型,并设计了喷雾参数调整方案,使得喷雾距离与喷雾量可进行相应调整。为验证施药系统的性能,测试了喷施臂在接收到移动指令时的响应时间与运动实际耗时以及冠层体积估算模型的准确率,并选用仿真桃树进行了定距和变距两组自动对靶喷施试验。结果表明,喷施臂的移动可实现瞬间响应,运动实际耗时与理论耗时几乎一致,冠层体积估算模型的相对误差为11.27%;与定距对靶喷雾相比,自动变距对靶喷施的农药附着率提高了18.66%,节约了30.25%的药液。     

3MD-8型低量弥雾植保机的设计与试验

为解决现有植保机械施药量大、药液利用率低等问题,设计了3MD-8型低量弥雾植保机。该机型采用风力雾化风力传送的弥雾原理,将药液撕裂成70~150μm的雾滴,主要用于棉花、大豆等中高秆作物的植保化控作业。其主要部件包括风机、输风管、药液箱、喷头及机架等,结构简单,造价低廉;通过与拖拉机液压升降机构韧性连接实现输风管折叠,操作方便。室内和田间试验结果表明:机具各项性能良好,工作可靠,同常规喷雾机相比,可节约药液50%~70%,杀虫效果显著,达95%以上。     

微型水培人工气候箱环境监控系统设计

针对水培菜生长过程中对光照强度、环境温湿度及营养液的不同需求,设计了一种微型水培人工气候箱环境监控系统,可用于家庭园艺或餐厅农场.基于STM32F103ZET6控制器,设计了系统相关硬件电路及系统控制程序,主要包括外部环境检测模块、外部环境调节模块、营养液检测模块、营养液调节模块、LCD显示及按键模块及上位机显示界面....     

植物工厂营养液循环再利用装备的研究应用

植物工厂内作物主要依靠营养液进行生长,但营养液在长期使用过程中会滋生很多有害杂菌,影响作物的品质和产量。目前,荷兰等国已普遍采用紫外线对营养液进行消毒,且具有自动化的设备,我国的营养液消毒则多采用化学农药。针对上述情况,我们开发了营养液循环再利用装备,不仅实现了营养液消毒的高效安全,而且实现了营养液成分的自动化、智能化管理。      

基于计算机网络的水肥一体机监控作业研究

针对我国传统的灌溉和施肥技术的水分利用率较低、农田管理效率低下的问题,基于计算机网络技术对水肥一体机的监控作业进行研究.该水肥一体机的主要组成包括设备模块、通信模块、数据模块、接口模块和用户模块.农作物生长状态主要受电导率(EC)和酸碱度(pH值)的影响,为了实现对这两项指标的控制和调节,对水肥一体机的监控软件进行设计...     

基于遗传算法的起重机桁架结构轻量化设计

现代工业化的大型机械设备主要以起重机械为主,桁架结构又是起重机的主要部件。传统的设计方法设计出的桁架结构精度误差较大,得不到最优的结构,会缩短起重机的使用寿命。本文使用改进的遗传算法对起重机主梁进行优化。结果表明,改进的遗传算法收敛时间缩短,优化后起重机主梁的总质量减轻了12.34%,并且优化后起重机主梁的最大位移在设计允许范围内。