環(huán)路法檢測滴灌管（帶）水力性能試驗(yàn)臺設(shè)計

張建 張茜

摘? 要：該文通過近年來節(jié)水灌溉和滴灌產(chǎn)品檢測的現(xiàn)狀及造成的問題，以及滴灌產(chǎn)品檢測設(shè)備的最新標(biāo)準(zhǔn)要求，提出了新型環(huán)路法檢測滴灌管（帶）水力性能試驗(yàn)臺設(shè)備產(chǎn)生的必要性和優(yōu)點(diǎn)。對環(huán)路法檢測滴灌管（帶）水力性能試驗(yàn)臺的測試原理及結(jié)構(gòu)組成、測試過程及測試結(jié)果分析做了簡單介紹;最后通過對已應(yīng)用于多家國家級檢測中心和滴灌產(chǎn)品生產(chǎn)單位對環(huán)路法檢測滴灌管（帶）水力性能試驗(yàn)臺的實(shí)際應(yīng)用與測試，得出該設(shè)備是滴灌管（帶）檢測的最新優(yōu)選設(shè)備。

關(guān)鍵詞：環(huán)路法;節(jié)水灌溉;滴灌;水力性能;仲裁;檢測

中圖分類號：S275? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國家對農(nóng)業(yè)節(jié)水的大力支持，我國已經(jīng)大規(guī)模地實(shí)施節(jié)水灌溉。實(shí)施節(jié)水灌溉不僅可以節(jié)約水源、提高作物產(chǎn)量;還可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保及節(jié)約能源，減少土地鹽堿化及肥料使用，產(chǎn)品可回收利用，循環(huán)使用。目前我國節(jié)水灌溉的現(xiàn)狀是耕地面積為1.3億hm2，其中有效灌溉面積5 586.67萬hm2，占耕地面積的43%。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場上的競爭日趨嚴(yán)峻，國家質(zhì)監(jiān)部門正大力加強(qiáng)對農(nóng)用產(chǎn)品的質(zhì)量控制，以提高質(zhì)量，增強(qiáng)市場競爭力，確保農(nóng)業(yè)灌溉產(chǎn)業(yè)在健康的軌道上迅猛發(fā)展。

從2012年開始連續(xù)3年對滴灌產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量抽查，通過對滴灌管（帶）等產(chǎn)品的檢測結(jié)果綜合分析，結(jié)果顯示抽樣產(chǎn)品合格率在55%左右，抽樣產(chǎn)品質(zhì)量總體上還處于較低水平，老百姓投訴較多，市場中滴灌產(chǎn)品魚目混雜，假冒偽劣產(chǎn)品較多，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害。因此，對于滴灌管（帶）產(chǎn)品性能測試的設(shè)備研發(fā)需求很大，急切需要高精度、綜合性強(qiáng)、自動化高的檢測設(shè)備來提高產(chǎn)品質(zhì)量，指導(dǎo)生產(chǎn)。

另外，對于當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室或者企業(yè)使用的檢測設(shè)備，普遍存在以下問題：首先，大多數(shù)采用量筒稱量，自動化低，人工操作誤差大;再次，大多數(shù)采用閉路法進(jìn)行試驗(yàn)，閉路法對占地要求高，以常用的間距在300 mm為例，25個滴孔的話長度至少7.5 m長。

在2017年的標(biāo)準(zhǔn)修訂中，GB/T 19812.2—2017《塑料節(jié)水灌溉器材》中對流量均勻性的檢測方法提出了環(huán)路法要求。試樣和方法如下。

隨機(jī)抽取至少包括25個滴頭的滴灌管或滴灌帶一段作為試樣，干路排布試樣，堵上試樣末端，稱為“閉路法”;也可隨機(jī)抽取5段滴灌管或滴灌帶，每段至少有5個滴頭作為試樣，環(huán)路排布試樣，稱為“環(huán)路法”。仲裁檢驗(yàn)時使用環(huán)路法。

為了解決上述問題，該公司依據(jù)國家最新標(biāo)準(zhǔn)和多年經(jīng)驗(yàn)研制了新型環(huán)路法檢測滴灌管（帶）水力性能試驗(yàn)臺，一方面能同時一次測量25個滴頭，測量準(zhǔn)確，操作方便，提高了試驗(yàn)效率;另一方面解決了占地問題，一機(jī)多用，可以對滴灌產(chǎn)品試件進(jìn)行多項水力性能試驗(yàn)項目的檢測，依據(jù)仲裁方法，數(shù)據(jù)更加可靠準(zhǔn)確。

1 測試原理及結(jié)構(gòu)組成

1.1 測試原理

對于試件流量的測量該試驗(yàn)臺采用了電子天平稱重法，既將電子天平上面安放接水槽，接水槽對應(yīng)測試滴孔，根據(jù)滴孔長度調(diào)整天平及接水槽位置，點(diǎn)擊試驗(yàn)開始，待流量穩(wěn)定并且到達(dá)設(shè)定壓力時，記錄初始重量，數(shù)據(jù)實(shí)時通信，待到設(shè)定好的時間后，再記錄結(jié)束重量，計算重量差，最終算出每個滴孔相應(yīng)時間的流量，試驗(yàn)次數(shù)可設(shè)定，并且取平均數(shù)，保證了測試的精度和誤差。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

該設(shè)備框架采用鋁型材結(jié)構(gòu)，水箱及過流部件采用不銹鋼?？蚣苤黧w依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SL571—2013《節(jié)水灌溉設(shè)備水力基本參數(shù)測試方法》 （圖1）。

該設(shè)備主要由常溫水系統(tǒng)、環(huán)路測試流量臺、中溫水浴系統(tǒng)、爆破水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。

1.2.1 常溫水系統(tǒng)

常溫水箱由優(yōu)質(zhì)的不銹鋼板焊接而成，水路系統(tǒng)主要由常溫泵、穩(wěn)壓罐、電磁閥、過濾器、溫度傳感器和加熱管等組成，為系統(tǒng)提供常溫水流量和使用壓力。

1.2.2 環(huán)路測試流量臺

環(huán)路測試流量臺包括環(huán)路連接管、型材框架、快換接頭、電磁閥和稱重單元等。環(huán)路連接管下端為稱重單元，稱重單元通過電磁閥可將槽內(nèi)水排放到爆破水箱中。環(huán)路連接管上端有支撐架，用于安裝鋼絲繩，懸吊試件。根據(jù)滴孔間距調(diào)整稱重單元位置，保證每根試件有5個滴孔測量，5根共計25個滴孔同時測量。尤其是對稱重單元的模塊化設(shè)計，使5組滴孔間距通過滑塊可調(diào)，結(jié)構(gòu)新穎，測試范圍廣。環(huán)路連接管路與標(biāo)準(zhǔn)要求完全一致。

1.2.3 中溫水浴系統(tǒng)

中溫水浴箱采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板焊接，水路系統(tǒng)主要有水泵、電磁閥、過濾器、溫度傳感器、加熱管等組成，提供試驗(yàn)用恒溫水浴系統(tǒng)及使用壓力，可以中溫耐壓試驗(yàn)，獨(dú)立5工位使用。

1.2.4 爆破水系統(tǒng)

爆破水箱采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板焊接，單獨(dú)做一工位的爆破試驗(yàn)。水路系統(tǒng)主要有爆破泵、電磁閥、過濾器、壓力傳感器等組成，提供試驗(yàn)用爆破箱體及收集流量臺水源的作用，最后可通過循環(huán)泵將水抽回到常溫水箱中，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。

1.2.5 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊，PLC、壓力/溫度/電子天平等采集反饋系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，采用閉環(huán)設(shè)計，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，控制方便。

2 測試過程

2.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

檢查設(shè)備水、電和各閥門狀態(tài)是否正常，確保安全后啟動。

2.2 軟件操作

在電腦桌面上雙擊設(shè)備文件，進(jìn)入操作界面，可對滴灌管（帶）進(jìn)行流量均勻度、壓力與流量關(guān)系、耐靜水壓、保溫耐壓及爆破等水力性能進(jìn)行試驗(yàn)操作。同時可進(jìn)行傳感器校驗(yàn)和手動調(diào)試等操作。

3 測量結(jié)果分析

每個試驗(yàn)做完后，計算機(jī)按編號將試驗(yàn)時間和滴水質(zhì)量（換算成容積）錄入計算機(jī)，錄入數(shù)據(jù)庫。報告會以EXCEL形式保存。

該產(chǎn)品經(jīng)過我公司多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)及眾多專家客戶的研究測試對比，最終得出測試結(jié)果完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，準(zhǔn)確度高。

4 結(jié)語

通過對已應(yīng)用于多家國家級檢測中心和滴灌產(chǎn)品生產(chǎn)單位對環(huán)路法檢測滴灌管（帶）水力性能試驗(yàn)臺的實(shí)際應(yīng)用與測試，可以檢測滴孔間距：150 mm～600 mm，流量范圍為：0～100 L/h的滴灌管（帶）試件，試驗(yàn)臺測試范圍廣，提高了節(jié)水灌溉產(chǎn)品的檢測精度與效率，節(jié)省占地空間，自動化程度高，為滴頭、滴灌管（帶）的檢驗(yàn)測試與改進(jìn)提供了必要的依據(jù)及數(shù)據(jù)分析，是滴灌管（帶）檢測的最新優(yōu)選先進(jìn)設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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