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.     

轻小型喷灌机组技术评价主成分模型及应用

为解决轻小型喷灌机组喷洒运行、效果检测和能耗分析中涉及到的技术指标综合评价问题，提出采用主成分分析法对喷灌机组进行综合评价的数学模型。总结了喷灌机组喷灌面积、喷灌强度、组合均匀度和能耗等多种单技术评价指标，增加了综合评价的过程。选取评价其技术特性的5个单重要指标，应用所建的评价模型对4套喷灌机组进行综合评价。结果表明：前2个主成分包含了5个指标全部信息的98.75%，最终利用综合主成分公式得到4套喷灌机组综合技术评价指标的排名。该模型可对喷灌机组技术指标进行综合评价，也可为喷灌机组的设计优劣提供评判依据。     

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.     

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.     

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.     

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。     

节水灌溉工程的技术综合评价

在建立完善节水灌溉综合评价指标体系的基础上,应用构建的系统模糊综合评价熵权模型并结合实际,对低压管道输水改进的畦（沟）灌,微喷带灌,移动式喷灌,半固定式喷灌和固定喷灌5种节水灌溉工程技术形式进行了综合评价,并对喷灌的发展问题做了进一步探讨。     

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     

岭东南地区节水灌溉综合评价与优化选择

整合分析岭东南浅山丘陵区大田作物不同节水灌溉方式的工程技术实施和运行过程中各影响因素,提出一套综合"经济-技术-社会"的相对完善的评价指标体系。以层次分析法理论为指导结合专家评分法确定指标权重,构建系统评价数学模型,对不同灌溉方式的综合效益进行客观的定量评价。通过对管道灌溉、膜下滴灌、半固定式喷灌、时针式喷灌等不同灌溉方式的分析评价,结合浅山丘陵区大田作物生产实际情况,分析了在目前的经济、技术水平条件下各种灌溉方式的优缺点,确定了半固定式喷灌是最适合岭东南地区的节水灌溉方式。     

旋转式喷灌机的研究

针对现有的移动式喷灌设备在运用和管理上存在的管道拆装不便、费时费力以及造价较高等诸多问题，为了促进喷灌技术的不断提高与发展，研制了旋转式喷灌机。阐述旋转式喷灌机的设计原理，介绍已设计出的2种喷灌机及其性能，并将其特点与支管移动式喷灌系统进行了比较，该喷灌机具有成本低、移动方便、操作简单、维修方便、整机工作效率高、喷灌均匀性好和实用性强等特点，应用前景广阔。     

低压可调幅式喷灌机研制

通过分析国内喷灌发展中存在的问题,介绍了一种新型低压可调幅式喷灌机。该机型采用可升降的伸缩式桁架,实现喷幅可按地块的大小任意调节,喷灌机桁架高度可按作物高度进行升降,最大限度地减少了喷灌的漂移损失,节约了灌溉用水;配套的低压喷头,降低了系统工作压力,降低喷灌能耗。低压可调幅式喷灌机既可作为新开发地区的喷灌机型,也可与低压管道输水或渠道灌溉相结合,变低压管道输水或渠道灌溉为喷灌,提高了喷灌水源的灵活性。     

仰角和雾化程度可调式喷头的水力性能试验研究与评价

通过仰角和雾化程度可调式喷头室内外试验研究分析得出,这种新型喷头仰角实现了在7°~57°范围内连续可调;安装有雾化与射程调节器的喷头,实现了喷头的雾化及射程同步调整;喷头以间距18 m×18 m进行组合试验表明,组合喷灌均匀度都在0.86以上,组合喷灌强度都在7.6 mm/h以下。应用模糊综合评判的数学模型并结合试验数据评价目前国内外广泛使用的旋转式喷头与仰角和雾化程度可调式喷头的水力性能,结果表明该喷头具有更优越的水力性能。     

淮北井灌区低压管灌田间节水技术措施研究

针对管喷结合灌水技术的应用范围、设备配置、运行方式、能耗、灌溉水利用系数以及效益等关键技术及指标进行了探讨,并提出了低压管道和多孔式微喷带结合系统的使用方法。     

喷灌工程规划设计多方案选优的语言化与定量化相结合模糊综合评判数学模型

本文提出了喷灌工程规划设计多方案选优的语言化与定量化相结合的模糊综合评判数学模型,从而可得到比传统喷灌工程规划设计方案选优方法更为合理、满意的结果。     

大型平移式喷灌机分布式级联协同导航控制方法

针对大型平移式喷灌机协同导航控制系统中存在的易偏离导航路径、跨间行走协同性差、喷灌均匀性不高等问题,提出了一种分布式级联协同导航控制方法。该方法在建立大型喷灌机多塔车运动学模型的基础上,结合状态反馈和PID控制,设计了主塔车为主机的路径导航控制算法以及子塔车为从机的级联同步跟随控制算法。并设计了基于该方法的协同导航控制系统,通过双天线RTK定位模块获得各塔车的实时姿态,通过变频调速技术实现各塔车运动姿态的控制。完成了变频控制的大型喷灌机设计,在河南省许昌市试验基地进行了协同导航试验。试验结果表明,喷灌机以不同速度协同导航行走时,主塔车最大横向偏差不大于3.26cm,最大航向偏差不大于1.65°;子塔车最大同步偏差不大于13.07cm,满足田间自主作业要求。     

拖拉机悬挂式喷灌机配套技术研究

对拖拉机悬挂式或机的配套理论进行了系统研究和分析,提出了配套参数的计算方法及计算过程。在此基础上,以单台机组为基础,提出了配套机组系列参数计算方法,并在东方红－８０２型拖拉机配套的悬挂式喷灌设计与研制中得到应用,初步证明,提出的理论和计算过程能解决该机组的配套问题。