JP75型卷盘喷灌机用水涡轮能耗贡献率分析

为对JP75水涡轮各过流部件展开能耗贡献率研究,探究水涡轮性能,利用水涡轮试验台对JP75水涡轮在不同转速下进行外特性试验,并确定水涡轮最优转速(250 r/min);采用CERO和STAR-CCM+前处理对水涡轮全流道内流场进行三维建模、多面体网格划分以及数值计算;计算得到水涡轮在固定转速下的外特性曲线,与试验结果的平均误差为3.28%.计算不同工况下流场内部各处能耗,发现叶轮与进出水管道连接处平均总能耗达到52.18%,其中叶轮与进水管道连接处能耗贡献率达到44.80%,分析云图发现此处压力梯度较大,分布不均匀,叶片工作面涡旋现象明显,说明此处能量耗散现象最为严重,在此基础上,对JP75水涡轮采取优化设计,优化后其效率得到显著提升,水头有明显降低且输出功率得到保证.     

JP80/300型智能卷盘式喷灌机研究

节水灌溉装备是实现农业高效节水利用的有效保障,是解决农业节水灌溉规模化和集约化高效作业的根本途径。我国传统的节水灌溉设备存在装备技术水平低、灌溉效率及质量低、水资源利用率低、作业能耗高损失大以及影响作物生长等问题,严重制约我国农业灌溉技术装备的发展。该文针对上述问题在如何提高卷盘式喷灌机水涡轮工作效率、喷头车速度感知控制精度以及提升传动效率和灌溉质量等方面入手,设计一种适合大田灌溉使用具有高适应性、高效率、低损耗的新型智能卷盘式喷灌机,对于提高我国卷盘式灌溉设备的整机智能化技术水平起到积极的促进作用。     

基于行星齿轮的卷盘喷灌机传动设计与优化

为了提高卷盘喷灌机运行效率,拓宽原动机的调速范围,使实际工况下原动机尽可能工作在高效区,重新设计了基于三级NGW型行星齿轮的传动系统.新型传动结构可以实现正常工作档、工作中途动力回收档、断电或无高压供水下的手动回收档等三档变速功能.新型传动型式总效率提高近21%.针对新设计的传动系统的行星齿轮部分建立以传动效率最高和体积最小为目标的多目标优化模型,针对包含有模数、齿数以及变位系数等混合离散变量的问题,采用遗传算法工具箱GADS进行了混合离散变量多目标线性加权优化,优化后的三级行星齿轮传动与初始设计相比效率提高了10.64%,体积减少了16.3%.新设计的传动系统方案为新型卷盘喷灌机的开发升级提供了比较有益的借鉴.     

JP75型卷盘式喷灌机水涡轮能量转换数值模拟分析

为了对JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行能量转换分析、参数优化及探究其内部流动性能,采用CFD技术,对转速为250 r/min下的水涡轮进行三维建模、多面体网格划分以及数值模拟.分析水涡轮压力云图和速度云图,发现进口管道中不合理的弯道、喉部、喷嘴设计导致了水涡轮运行效率偏低,来流中的压力势能未能转化为有效的叶片冲击动能,大量能量仍以势能的形式储存在液流中.分析过流断面流线图,发现叶片间隙及出口管道入水口处有大量涡旋产生,造成部分能量损失,从而表明现有的JP75型水涡轮进出口设计和叶片设计需要改进.对进水管道喉部之后的射流段和转轮这两处进行能量转换计算,平均效率分别为26.31%和45.44%,转换效率明显偏低.对现有JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行了参数优化设计,经计算,初步确定了优化模型的标称直径为0.201 m、射流直径为0.021 m、设计水头为13.65 m.     

JP75卷盘式喷灌机水涡轮水力性能分析与结构改进设计

为了揭示JP75卷盘式喷灌机切击式水涡轮的水力性能及内部流动特征,采用电涡流制动器阻力代替喷灌机负载,进行水涡轮水力性能试验,并基于SST k-ω模型对水涡轮内部流动进行数值模拟。在此基础上,通过模拟正交试验对影响水涡轮水力性能的主要因素进行分析。研究结果表明,水涡轮进出口水头差及输出功率随流量增加近似呈抛物线型增加,不同工况下水涡轮效率均低于35%;水涡轮喷嘴出口处存在回流区,回流区的低速流动降低了喷嘴射流速度,造成水涡轮驱动力矩下降;叶轮内存在一个主过流叶片通道,喷嘴出流在叶轮内主要由主过流通道流经叶轮,主过流通道内叶片工作面压力高于其他区域;叶片出口侧环形流道内流速相对较高,对叶轮内非主过流通道流动起阻滞作用,导致叶轮区形成回流漩涡;喷嘴出口直径和叶片侧端间隙大小对水涡轮水力性能有显著影响,模拟正交试验获得了喷嘴出口直径24 mm、叶片侧向切削点与叶轮旋转轴径向距离52.7 mm、叶片侧端间隙6.8 mm的水涡轮改进方案;与原型水涡轮相比,不同工况下,改进方案水涡轮的进出口水头差降低了20%~30%,输出功率提高了10%~15%,效率提高了12~17个百分点,最高可达52.21%。     

卷盘式喷灌机卷盘驱动负载计算与分析

为优化卷盘式喷灌机驱动结构,研制高效卷盘喷灌机驱动器,需要对卷盘式喷灌机的卷盘负载情况进行计算和分析。为此,以软管牵引式卷盘喷灌机为对象,建立了卷盘负载转矩计算的物理模型,理论推导了在运行时的卷盘负载转矩数学计算模型。以JP50和JP75型卷盘式喷灌机为例,按推导所得数学模型进行计算,得到了运行时卷盘负载转矩随已回卷PE管长度的变化规律和估计值。计算结果表明:JP50型卷盘式喷灌机运行时最大负载转矩约为960N·m,JP75型为6 001N·m;卷盘负载转矩随已回卷长度的增加而减小,且当卷盘回卷半径变化时,负载转矩将突然变大;负载转矩的大小和变化规律只与喷灌机的参数和运行条件有关,与运行时的速度无关。     

法国卷盘式喷灌机在大田灌溉中的试验及应用

针对夏津县地表水资源匮乏的状况,介绍了引进的法国卷盘式喷灌机在该县的试验情况,进行了效益分析,阐述了该机的特点及出现问题的相应对策。     

JP90-330淋灌型卷盘式喷灌机主机部分的改进设计

本文重点阐述了此综合调速系统的研究对JP90-330淋灌型卷盘式喷灌机主机部分进行重新设计并优化,采用优化了整机结构、水涡轮/齿轮箱一体部件重新设计、优化了传动机构,并改进了智能监测系统和整机外观的设计。该设计提高了传动效率,降低了驱动能耗,提升了智能化水平,提升了外观美感,推广应用前景广阔。     

卷盘式喷灌机软管阻力损失的试验研究

在对几种不同曲率半径的软管进行了阻力损失试验的基础上，通过对试验实测资料的统计分析，推导出一定流量范围内，在特定管径和曲率半径下的软管阻力损失公式h=flQm，对卷盘式喷灌机的设计有一定的实用价值。     

卷盘式喷灌机应用配套若干问题浅析

卷盘式喷灌机是一种高效农业节水灌溉机械 ,1996年以来 ,在我国得到了大力推广。据统计 ,至 1998年底 ,国内已引进 15 0 0余台 ,主要分布在山东、辽宁、新疆、河南等省区。总体来说 ,卷盘式喷灌机具有喷洒均匀、节水节能、自动化程度高以及对作物、地形适应性强等特点。 1997～ 1998年度 ,笔者曾在中国灌排技术开发公司协助进行卷盘式喷灌机的推广工作 ,期间走访了河北、山东、辽宁等地 ,就卷盘式喷灌机配套、运行、管理等问题进行了调查 ,并对其应用推广中的有关问题作了初步总结。1　喷灌机与水泵的配套卷盘式喷灌机所需工作压力较高 (最…     

卷盘式喷灌机研究进展与发展趋势分析

为促进我国卷盘式喷灌机快速发展,提高对卷盘式喷灌机关键技术的整体认识和比较国内外差距,本文概述了国内外的发展历程和卷盘式喷灌机的主要类型和机型,从内外特性指标两方面,阐述了影响卷盘式喷灌机的关键因素及研究现状,总结出喷头车行走速度的均匀性、行走速度与喷头旋转扇形角及速度的匹配关系、喷头车运行稳定性、喷头进口压力的稳定性、喷头的姿态和地形等是影响喷灌均匀性指标的关键因素,各组成部分的能量转换效率和优化匹配是影响整机能耗的关键因素。分析了卷盘式喷灌机驱动动力、传动系统、速度控制、关键环节能量转换和喷头车稳定性等关键技术的研究进展和存在的问题。提出了我国卷盘式喷灌机需要重点研究的应用基础和关键技术问题,展望了卷盘式喷灌机多功能和智能化的发展趋势。     

卷盘式喷灌机冲击式水涡轮结构参数优化

针对JP75卷盘式喷灌机冲击式水涡轮驱动力矩小、水力效率低、压力损失高等问题,以提升水涡轮水力性能为目标,在单因素分析的基础上,基于响应曲面模型和CFD数值模拟,选取叶轮侧端间隙宽度(侧端间隙)、出水管入口倒圆半径(倒圆半径)和喷嘴中心与叶轮轴的间距(中心间距)为设计变量,以水涡轮效率最高、驱动力矩最大和压力损失最小为目标函数,运用Box-Benhnken中心组合试验设计方法,开展三因素三水平优化设计分析。结果表明:所建立的二次多项式响应面模型可以准确表征响应指标与设计变量之间的关系,中心间距是影响水涡轮水力性能的最主要因素;水涡轮结构参数最优组合为:中心间距73 mm、侧端间隙2 mm、倒圆半径20 mm;设计工况下的试验结果表明,与原型水涡轮相比,优化的水涡轮效率提高17.6个百分点,驱动力矩提高13.2%,进出口压降降低29.3%。     

基于卷盘式喷灌机的低压双喷枪喷洒水力特征研究

针对卷盘式喷灌机配备中高压大流量喷枪导致的能源消耗问题,基于HY50叶轮式喷枪在低压条件下的移动水量分布特性,将两个HY50叶轮式喷枪水量分布曲线以12m喷枪间距进行组合叠加,使其在较低工作压力下喷洒,但不降低喷洒宽度,以达到降低能耗、提高生产效率的目的。研究发现,随着工作压力的增加,双喷枪喷洒幅宽、喷灌水深均随之增加,同时,双喷枪移动水量分布形式逐渐趋向“三角形”,有利于多喷枪组合喷洒;并对12m低压双喷枪在0.15、0.25MPa工作压力下的水力性能进行了田间试验,12m双喷枪的田间试验结果与计算值最大偏差不大于11.62%。双喷枪基本达到了降压不降喷洒域的目的,对于低压喷灌设备的研究具有一定参考意义。     

卷盘式喷灌机用斜击式和切击式水涡轮外特性试验与对比分析

【目的】了解斜击式和切击式卷盘式喷灌机水涡轮的外特性。【方法】构建了水涡轮外特性试验装置,测试了一定转速下2种型式水涡轮的流量、进出口水压力、扭矩、转速等外特性数据,获得了2种型式水涡轮流量-水头、流量-轴功率和流量-效率特性曲线以及一定水头下2种型式水涡轮的转速特性,即转速-效率、转速-功率曲线。【结果】斜击式水涡轮的最优运行转速在300 r/min左右,最高效率仅为13.8%,而切击式水涡轮的最优运行转速在600 r/min左右,效率为33.7%。在2种型式水涡轮效率最高时,切击式水涡轮的轴功率增加了34.3%,运行流量减少了约29.7%,效率提高了19.9%。【结论】切击式水涡轮总体性能高于斜击式水涡轮。     

卷盘式喷灌机水涡轮性能测试系统研究

为了测试卷盘式喷灌机水涡轮的水力性能,设计了基于MSP430F169单片机的测试系统。该系统分为水力参数测量模块、输出轴参数测量模块和制动器控制模块。其中,水力参数包括入口压力、出口压力和流量;输出轴参数包括转速、扭矩和轴功率;制动器控制模块控制磁粉制动器的输出扭矩。设计并研制了各个模块的软硬件,实现了对水力参数和输出轴参数的实时采集和显示。通过调节阀门和制动器输出扭矩,得到了在不同转速下水涡轮的性能参数,并对实验数据进行了误差分析。结果表明,该系统能对测试参数进行同步采集,测试精度较高,得到的试验数据为水涡轮的优化设计提供了依据。     

JP75-300型绞盘式喷灌机绞盘改进设计

对JP75-300型绞盘式喷灌机的绞盘进行改进设计,采用一种折线管槽式绞盘,与排管机构配合使用,使得PE管在绞盘上逐层有序排列。改进后的绞盘更适合PE管多层卷绕,特别是对3层及以上的多层卷绕,同时该设计可减少PE管损坏,延长PE管使用寿命,推广应用前景广阔。      

新型行走式多功能灌溉机设计

行走式多功能灌溉机是通过对行走式灌溉机的系统弹性优化配置和系统合理组配技术的创新研究，研制成功的具有适应多元化小水源和地貌特征的，集提水、运水、供水、灌溉(行灌、微灌、远射程均匀喷灌)、施药(肥)于一体的新型行走式多功能灌溉机系列产品。     

基于DSP和ARM的人机交互绞盘式太阳能喷灌机控制系统设计

针对目前市场上传统的采用水涡轮驱动的绞盘式喷灌机存在的能耗大,对灌溉水泥沙含量要求高,调速装置结构复杂及PE管易牵折等问题,联合采用高性能光伏MPPT控制永磁无刷电机,基于DSP和ARM两款微处理器,借助现代传感检测、无线传输及可视化触控技术,设计了一种人机交互绞盘式太阳能喷灌机智能控制系统。通过对系统的性能测试验证表明:修正步长的PO法能有效地提高系统MPPT速度和准确度,增加光伏组件转换率;系统调速性能平稳,动态响应快;系统工作性能可靠,灌溉质量高,推广应用前景广阔。