農(nóng)業(yè)水肥一體化灌溉裝置首部系統(tǒng)的研制*

易文裕 熊昌國 邱云橋 王攀 余滿江

四川省農(nóng)業(yè)機械研究設(shè)計院，四川成都

0 前言

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，該技術(shù)能夠根據(jù)作物對水分和肥料的實際需求進行定時定量供給，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)本增效的有效措施[1-3]之一。當(dāng)前，水肥一體化灌溉的水源多來自湖泊、水渠、人工蓄水池等，水中含有較多雜質(zhì)，在實際生產(chǎn)中管網(wǎng)堵塞現(xiàn)象時有發(fā)生；同時，目前的水肥一體化灌溉裝置多缺乏精準(zhǔn)控制系統(tǒng)，水肥的混合操作多靠經(jīng)驗完成，難以實現(xiàn)水肥的精量混合，不僅影響水肥一體化灌溉技術(shù)的作業(yè)質(zhì)量，而且嚴重降低了水肥一體化灌溉作業(yè)的效率。

因此，研制一種帶過濾功能且能實現(xiàn)水肥精量混合的水肥一體化灌溉首部系統(tǒng)，對提升水肥一體化灌溉質(zhì)量和效率具有重要意義。

1 整機結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)水肥一體化灌溉裝置首部系統(tǒng)整機結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括吸水泵、石英砂過濾器、A303-4Z疊片式自動反沖系統(tǒng)、電磁閥、精量混肥系統(tǒng)、灌溉泵等組成。

1.2 工作原理

作業(yè)時，根據(jù)農(nóng)作物施肥的農(nóng)藝要求，向肥箱內(nèi)加入定量的肥料，啟動吸水泵；在吸水泵的作用下，水源地的水進入石英砂過濾器，進行一級過濾；隨后經(jīng)石英砂過濾器處理后的水進入疊片式自動反沖系統(tǒng)，完成二級過濾；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的水肥混合比例，由流量計和電磁閥控制過濾后的水定量進入混肥箱中，同時，在落料管道電磁閥作用下，肥箱內(nèi)的肥料落入混肥箱內(nèi)，在攪拌器的作用下實現(xiàn)水肥均勻融合；最后，在灌溉泵的作用下，均勻融合的水肥進入灌溉管道。

2 關(guān)鍵零部件的設(shè)計

2.1 精量混肥系統(tǒng)的設(shè)計

精量混肥裝置如圖2所示，主要由箱體、落料管、電磁閥、肥箱、重量傳感器、攪拌器、混肥箱等組成。肥箱通過重量傳感器安裝在箱體上，添加肥料時，落料管上的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過重量傳感器確定肥箱內(nèi)肥料的重量，實現(xiàn)精量控制。當(dāng)需要肥料進入混肥箱中時，打開電磁閥，在重力作用下肥料經(jīng)過落料管進入混肥箱，啟動攪拌器使水肥均勻融合。

2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計

水肥一體化灌溉裝置的控制系統(tǒng)主要通過電磁閥的流量計實現(xiàn)。在疊片式反沖系統(tǒng)出水口與精量混肥系統(tǒng)的入水口之間安裝有1號電磁閥和流量計，在落料管上安裝有2號電磁閥。當(dāng)流量計檢測到進入精量混肥箱中的水達到設(shè)定值時，1號電磁閥和吸水泵同時自動關(guān)閉；當(dāng)2號電磁閥開啟時，攪拌器自動啟動開始工作。

3 結(jié)論

本文設(shè)計了一種水肥一體化灌溉首部系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的多級過濾裝置能夠有效濾出水中的雜質(zhì)，避免灌溉過程中對管網(wǎng)的堵塞，同時，采用稱重傳感器和流量計等實現(xiàn)對水量和肥量的精準(zhǔn)控制，作業(yè)時可根據(jù)水肥灌溉的農(nóng)藝要求實現(xiàn)對水肥融合比例的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

圖 1 整機結(jié)構(gòu)圖

圖 2 精量混肥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖