水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器在滴灌作業(yè)中的應(yīng)用

褚福偉，張魯云，孟祥金

（1.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師奎管處柳溝灌溉分公司 新疆胡楊河833203；2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所）

過(guò)濾器做為微灌系統(tǒng)的“心臟”，在滴灌系統(tǒng)中一般稱為“首部”，其作用至關(guān)重要[1]。目前常見的過(guò)濾器的滴灌系統(tǒng)首部，有離心加網(wǎng)式過(guò)濾器、砂石過(guò)濾器、自清洗過(guò)濾器；自清洗過(guò)濾器又分為水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器、電動(dòng)橫向往復(fù)掃描清洗網(wǎng)式過(guò)濾器和電動(dòng)循環(huán)清洗網(wǎng)式過(guò)濾器。

在選擇過(guò)濾器時(shí)，通常井水滴灌一般采用離心加網(wǎng)式過(guò)濾器。離心加網(wǎng)式過(guò)濾器保養(yǎng)維護(hù)方便，工作時(shí)可以連續(xù)自動(dòng)排沙，但不能除去與水比重相近和比水輕的有機(jī)質(zhì)等雜物，濾網(wǎng)易于被大量沉淀或污物堵塞，需要經(jīng)常清洗，清洗時(shí)，要先關(guān)泵，取出濾網(wǎng)進(jìn)行人工清洗或更換濾網(wǎng)，灌溉系統(tǒng)必須停水，效率較低；含泥沙的渠水滴灌一般采用砂石過(guò)濾器或自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器。在所有過(guò)濾器中，用砂石過(guò)濾器處理水中有機(jī)雜質(zhì)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)最為有效，去除雜質(zhì)的能力較強(qiáng)，但使用不方便，操作復(fù)雜，價(jià)格較貴，且管理程序需按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，要求高。

1 工作原理

125 團(tuán)地處第七師胡楊河市柳溝鎮(zhèn)，現(xiàn)有耕地2.2萬(wàn)hm2，灌溉用水主要來(lái)自柳溝水庫(kù)，滴灌用水采用渠水，水質(zhì)含泥沙量較大，目前滴灌首部過(guò)濾器主要是采用水驅(qū)自動(dòng)清洗網(wǎng)式過(guò)濾器。

水驅(qū)自動(dòng)清洗網(wǎng)式過(guò)濾器是一種利用水力學(xué)原理[2]，通過(guò)自身產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行反沖洗的驅(qū)動(dòng)，根據(jù)進(jìn)出水口的壓力差來(lái)控制排污的開關(guān)，在不停水的情況下自動(dòng)開啟沖洗閥門，將污物沖出罐外?？蛇_(dá)到以往組合過(guò)濾器的（離心+砂石+篩網(wǎng)過(guò)濾器）三級(jí)過(guò)濾效果，并克服了以往過(guò)濾器體積大，水頭損失大，操作復(fù)雜的缺點(diǎn)。

水驅(qū)自動(dòng)清洗網(wǎng)式過(guò)濾器主要有進(jìn)水和粗濾腔、細(xì)濾腔、凈水出水腔、排污腔、粗濾網(wǎng)、骨架細(xì)濾網(wǎng)、清洗軸、出水電動(dòng)蝶閥、排污電動(dòng)蝶閥和控制箱組成，如圖1。工作時(shí)，灌溉水由進(jìn)水口進(jìn)入粗慮腔，灌溉水經(jīng)粗率過(guò)濾較大雜質(zhì)后進(jìn)入細(xì)濾腔，灌溉水經(jīng)骨架細(xì)濾網(wǎng)過(guò)濾將大于篩網(wǎng)孔的粉粒、砂粒、水垢等污物與水分離，粉粒、砂粒、水垢等污物附在骨架細(xì)濾網(wǎng)的內(nèi)表面上，當(dāng)出水口壓力小于進(jìn)水口壓力一定值時(shí)，出水電動(dòng)蝶閥、排污電動(dòng)蝶閥啟動(dòng)，出水電動(dòng)蝶閥逐漸關(guān)小，同時(shí)排污電動(dòng)蝶閥打開出水，驅(qū)動(dòng)螺旋槳葉輪和清洗軸轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗軸吸嘴緊貼骨架細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，將水和污物一同沿清洗軸內(nèi)孔進(jìn)入排污腔經(jīng)排污電動(dòng)蝶閥排除罐外。當(dāng)出水口壓力接近進(jìn)水口壓力一定值時(shí)出水電動(dòng)蝶閥自動(dòng)打開，排污電動(dòng)蝶閥自動(dòng)關(guān)閉，清洗軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，排污結(jié)束，過(guò)濾器繼續(xù)工作。

圖1 水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器原理

2 基本參數(shù)

自動(dòng)自吸式過(guò)濾器是一種水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器[3]，具有自動(dòng)排污功能、工作效率高且節(jié)能，體積小、水頭損失小，易操作，適合當(dāng)前農(nóng)田節(jié)水灌溉要求。

工作流量（m3/h）180～200

工作壓力（MPa）0.2～0.25

網(wǎng)面精度（mm）0.13～0.21

水泵揚(yáng)程（mm）38～45

第一級(jí)過(guò)濾網(wǎng)面孔徑（mm）1.21

第二級(jí)過(guò)濾網(wǎng)面孔徑（mm）0.13～0.21

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

采用直徑為1m筒體，上下用封頭密封，下進(jìn)水，側(cè)出水，上封頭，采用法蘭連接，便于維修、維護(hù)、兼排污，如圖2。筒體內(nèi)裝有上板、下板組成三個(gè)室，一級(jí)過(guò)濾室、二級(jí)過(guò)濾室、排污室。中間有空芯的驅(qū)動(dòng)連桿、軸、吸頭、連桿，并連通[4]?？招妮S與上板中心孔采用尼龍材料做外套，水潤(rùn)滑，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活阻力小。一級(jí)過(guò)濾為10 目網(wǎng)，二級(jí)采用80～120 目或孔徑為0.21～0.13mm（可選）高強(qiáng)度不銹鋼網(wǎng)，拉鉚釘固定，網(wǎng)面平展，強(qiáng)度高。

當(dāng)水由進(jìn)水管進(jìn)入一級(jí)過(guò)濾室[5]，一些漂浮物、大顆粒雜質(zhì)等被10目網(wǎng)擋住，水進(jìn)入二級(jí)過(guò)濾室，泥沙被吸附在細(xì)網(wǎng)面上，過(guò)濾過(guò)的水由出水管流出，當(dāng)細(xì)網(wǎng)面上的泥沙或雜質(zhì)越積越多，進(jìn)水口和出水口的壓差逐步增加到一定值時(shí)，電控或手動(dòng)打開排污閥，排污室壓力大大下降，又造成驅(qū)動(dòng)連接桿內(nèi)、軸內(nèi)、吸桿、吸頭內(nèi)的壓力下降，在吸頭部分由于外部水壓的作用，吸頭前，網(wǎng)外側(cè)的水開始由外向網(wǎng)面、吸頭產(chǎn)生一股強(qiáng)的急流，使網(wǎng)面上的泥沙，雜質(zhì)等被吸入吸頭內(nèi)，再由空心軸、驅(qū)動(dòng)桿、排污室、電動(dòng)閥排出罐體外。驅(qū)動(dòng)桿在出口急流反沖作用下旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)四個(gè)吸頭旋轉(zhuǎn)，吸取整個(gè)網(wǎng)面的泥沙和雜質(zhì)。結(jié)束后電動(dòng)閥關(guān)閉，吸桿吸頭內(nèi)、軸內(nèi)、驅(qū)動(dòng)桿內(nèi)、排污室內(nèi)壓力上升為二級(jí)過(guò)濾室的壓力，排污結(jié)束。

圖2 水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器結(jié)構(gòu)

4 排污方式

（1）自動(dòng)自吸排污（主要排污方式）由控制器、電控制箱、電動(dòng)蝶閥形成的閉環(huán)控制。

（2）電控手動(dòng)自吸排污方式（輔助排污，安裝調(diào)試時(shí)使用）操作面板、電控制箱、電動(dòng)蝶閥形成的開環(huán)控制。

（3）電動(dòng)閥也可換成手動(dòng)閥（輔助排污，應(yīng)急時(shí)使用），手動(dòng)進(jìn)行排污（手動(dòng)打開排污閥，手動(dòng)關(guān)閉出口閥，完成后復(fù)位）。

5 過(guò)濾器性能

水泵流量：180～200m3/h；水泵揚(yáng)程：38～45m；沉淀池：長(zhǎng)度50m 以上，寬度8～10m，深度1.5～2 m（中間有隔斷3個(gè)以上）；電源：380V（三相）；水泵泵頭：應(yīng)有10目以上的網(wǎng)面隔離（不能有大的雜物進(jìn)入）；水質(zhì)：地下水、地表水。

有一定量的污物時(shí)自吸式過(guò)濾器會(huì)自動(dòng)排污，工作時(shí)一般水頭損失約為2～3m。水泵、過(guò)濾器工作效率高，過(guò)濾器實(shí)際占地面積2～3m2，節(jié)電、節(jié)省人力、節(jié)約能源、節(jié)省基建投入。罐體內(nèi)部組件可拆卸，進(jìn)出口法蘭直接連接，易于維護(hù)安裝。操作簡(jiǎn)便，正常工作時(shí)自動(dòng)排污，調(diào)試時(shí)按鈕操作。網(wǎng)面精度為0.13～0.21mm（可選）高強(qiáng)度不銹鋼網(wǎng)。（相當(dāng)于80～120目標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)），網(wǎng)面工作面積2.7m2。

在相同條件下，水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器與傳統(tǒng)砂石過(guò)濾器+網(wǎng)式過(guò)濾器的性能指標(biāo)對(duì)比如表1，從表中可以看出，除了價(jià)格稍貴，水驅(qū)自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器其它各方面的性能都要優(yōu)于傳統(tǒng)砂石過(guò)濾器。

表1 水驅(qū)自動(dòng)清洗網(wǎng)式過(guò)濾器與砂石過(guò)濾器性能指標(biāo)

6 特點(diǎn)

（1）精確過(guò)濾[6]：根據(jù)用水要求選擇不同精度的過(guò)濾網(wǎng)。

（2）高效反沖洗：高速和徹底的反沖洗，只需20 s 左右可完成，反沖洗水只占出水量的0.5%。

（3）全自動(dòng)運(yùn)行：反沖洗過(guò)程輪流交替進(jìn)行，工作、反沖洗狀態(tài)之間，自動(dòng)切換，可確保連續(xù)出水，系統(tǒng)壓損小。

（4）標(biāo)準(zhǔn)模式化：標(biāo)準(zhǔn)模式化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用戶可按需取舍，靈活可變，互換性強(qiáng)。

（5）節(jié)省占地：可靈活利用邊角空間，因地制宜安裝，占地很少。如200m3/h的處理水量，一般水質(zhì)，過(guò)濾為等級(jí)120目的設(shè)備占地僅3m2。

（6）運(yùn)行可靠維護(hù)簡(jiǎn)單：幾乎不需日常維護(hù)，安裝操作方便，部件100%經(jīng)工廠檢測(cè)和試運(yùn)轉(zhuǎn)，不需專用工具，所需備品備件很少。

（7）使用壽命長(zhǎng)：高科技不銹鋼過(guò)濾芯堅(jiān)固、無(wú)磨損、無(wú)腐蝕，極少結(jié)垢，經(jīng)多年實(shí)用驗(yàn)證，過(guò)濾和反洗效果不會(huì)隨使用時(shí)間而變差。

（8）實(shí)時(shí)自清洗：當(dāng)濾網(wǎng)內(nèi)外水頭損失達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)自動(dòng)清洗。

7 結(jié)論

新疆兵團(tuán)滴灌系統(tǒng)運(yùn)行管理由團(tuán)場(chǎng)專業(yè)部門管理，逐漸過(guò)渡到連隊(duì)用水管協(xié)會(huì)管理，由行政管理逐步過(guò)渡到由職工自我管理。團(tuán)場(chǎng)改革后，各部門放松了對(duì)泵房的監(jiān)管，在運(yùn)行中，平時(shí)不保養(yǎng)、過(guò)濾器損壞后不維修，只是把過(guò)濾器濾芯拆除了事。長(zhǎng)此以往易造成地下管網(wǎng)淤塞，影響滴灌系統(tǒng)的工作質(zhì)量。出現(xiàn)這種情況一是對(duì)過(guò)濾器的功用不了解，二是對(duì)過(guò)濾器維修養(yǎng)護(hù)知識(shí)缺乏。解決滴灌系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，提高滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行效率，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)操作人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，以提高過(guò)濾器的維護(hù)水平，保障滴灌作業(yè)正常進(jìn)行。