干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 8JP-75型卷盘式喷灌机

Arid

	8JP-75型卷盘式喷灌机
	刘风军; 张得俭; 樊银生; 白秀萍; 李晓康; 曲芃屹; 陈广军; 段宗科; 魏才弟; 杨正; 辛兵帮; 王生; 寇明杰
完成单位	酒泉市铸陇机械制造有限责任公司
登记(发布)日期	2012
中文摘要	(1)任务来源：《8JP-75型卷盘式喷灌机》是由酒泉市铸陇机械制造有限责任公司、甘肃省机械科学研究院、甘肃省农业机械工程技术研究中心联合承担的甘肃省2011年科技支撑计划项目的成果,项目编号1104NKCF088。 (2)应用领域和技术原理：本项目主要针对我国西北大部分属干旱、半干旱地区,干旱地区无灌溉即无农业,半干旱地区降雨量虽在可从事旱作农业的范围之内,但由于降雨少且季节分布不均,农业仍高度依赖于灌溉。水资源短缺是西北地区工、农业发展和恢复生态平衡最主要的制约因素,解决西北缺水的关键是提高水的利用效率,大力发展节水灌溉技术。项目喷灌机技术工作主要有以下几个方面： (1)喷灌机工程设计理论研究; (2)喷水行车装置、行走装置、支座平台装配、滚筒装配这四部分的零部件设计; (3)加工工艺的制定; (4)试验测试技术的研究。节水灌溉技术规范与标准《节水灌溉工程技术规范》 GB/T50363-2006 《喷灌工程技术规范》 GBJ85-85 《低压管道输水灌溉工程技术规范》 SL/T153-95 8JP-75型喷灌机关键技术说明该喷灌机根据工作原理可分：喷洒系统、行走系统、驱动系统等。喷洒系统的主要技术特点说明：系统主要包括了喷头车、喷管桁架、喷枪、喷头、快速接头等。喷头车采用可调轮距式,满足了垄作时在垄沟间距不同时均能在沟中行走。调节范围在1.25～2m。快速接头采用面接触与O型密封圈共同作用,装卸各段桁架即方便又快捷。行走系统特点：包括行走底盘、手动千斤顶支撑组件、卷盘架旋转盘组件、行走轮等部分组成。其中卷盘架旋转盘组件设置了手动自锁装置,它的应用,使得卷盘与喷头车可以旋转180度,避免了田间地头小,调转车头不方便的问题。驱动系统特点：包括卷盘驱动装置和排管驱动装置。卷盘由水涡轮驱动,水涡轮由水源压力水冲动,经一个无极调速机构至变速箱,由变速箱再通过链轮传动带动卷盘和排管机构。排管机构采用往复丝杠传动方式,保证了滚筒转一周,传动链轮上链条运行长度正好为卷筒宽B。 (3)技术指标：项目规格备注流量(m3/h)13～38 m3/h 工作压力(Mpa)0.42Mpa 工作入口 0.12Mpa 悬臂末端 3.3×5.6× 3.5 运输状态质量(kg)空载 1600 有水 2540 喷头射程(m) 2.5 喷头数量 10 地隙(m)(桁架最低点距地面高度) 1.23 PE管回收速度(m/h)8～45 (4)与国内外同类技术比较：国外技术的发展：在美国,大型灌区都设有调度中心,实行自动化控制,许多灌区还采用遥感技术。日本20世纪80年代初新建或改建的灌区大多从渠道到各分水点都安装有遥测遥控装置,近年来由微机代替原来的大型计算机实行中央控制管理。罗马尼亚大多数灌区在20世纪80年代初便实现了自动化或半自动化控制,各级渠道普遍采用水利自动闸门,进行长距离输水的水利自动控制。以色列不论大小灌区全部采用自动化控制H,滴灌、微灌,结合施肥和计算机自动控制灌溉水量的技术已经普遍应用到全国,大大节约了灌溉用水量。近20年来,意大利大量投入使用自动控制设备,简单的设备通过计时仪表进行控制;复杂的设备则根据不同的作物品种、土壤性质、田间持水量和当地的气象数据,通过分布在土壤中的传感器由计算机进行自动控制。国内技术的发展： 1)固定管道式喷灌,干支管都埋在地下(也有的把支管铺在地面,但在整个灌溉季节都不移动),这样管理更省人力,可靠性高,使用寿命长,只是设备投资很高,目前使用塑料管道的系统单位造价也有800-1200元／亩之间。有的甚至达到1500元／亩。 2)半移动式管道喷灌,干管固定,支管移动,这样可大大减少支管用量,从而使得亩投资仅为固定式的50～70％,但是移动支管需要较多人力,并且如管理不善,支管容易损坏。近代发明了以下一些由机械移动支管的方式,可以部分克服这一缺点。 3)滚移式喷灌支管,是将喷灌支管(一般为金属管)用法兰连成一个整体,每隔一定距离以支管为轴安装一个大轮子。在移动支管时用一个小动力机推动,使支管滚到下一个喷位。每根支管最长可达400mm,这种机型我国已有产品,适用于矮杆作物(如蔬菜、小麦等)要求地形比较平坦。 4)时针式喷灌机(又称圆形喷灌机),是将支管支撑在高2～3米的支架上,全长可达400m,支架可以自己行走,支管的一端固定在水源处,整个支管就绕中心点绕行,像时针一样,边走边灌,可以使用低压喷头,灌溉质量好,自动化程度很高。我国已有产品,在华北和东北已有一定的使用经验,适用于大面积的平原(或浅丘区),要求灌区内没有任何高的障碍(如电杆、树木等)。其缺点是只能灌溉圆形的面积,边角要想法用其他方法补灌。此机在美国应用广泛,也值得我国大平原地区大规模农场推广。 5)大型平移喷灌机,为了克服时针式喷灌机只能灌圆形面积的缺点,在时针式喷灌机的基础上研制出可使支管作平行移动的喷灌系统。这样灌溉的面积就成矩形的。但其缺点是当机组行走到田头时,要专门牵引到原来出发地点,才能进行第二次灌溉。而且平移的准直技术要求高。因此,没有时针式喷灌机使用的那么广泛,我国也已有产品。其适于推广的范围与时针式喷灌机相仿。 6)绞盘式喷灌机,用软管给一个大喷头供水,软管盘在一个大绞盘上。灌溉时逐渐将软管收卷在绞盘上,喷头边走边喷,灌溉一个宽为两倍射程的矩形田块。这种系统,田间工程少,机械设备比时针式简单,从而造价也低一些,工作可靠性高一些。但一般要采用中高压喷头,能耗较高.适合于灌溉粗壮的作物(如玉米、甘蔗等)。也要求地形比较平坦,地面坡度不能太大,在一个喷头工作的范围内最好是一面坡。该机型我国也已有系列产品,桁架式绞盘机可采用低压喷头。 7)中、小型喷灌机,是我国在二十世纪七十年代用得最多的一种喷灌模式,常见的形式是配有1-8个喷头,用水龙带连接到装有水泵和动力机(多为柴油机与电动机)的小车上,动力功率为3～12马力居多。使用灵活,亩投资约为固定管道式的20～60％,移动费劳力大,管理要求高近年来,发展的规模,似有降低的趋势,只适用于中小型的农场和田块。但投资较低,使用灵活机动,以上各种喷灌溉形式各有利弊,各自适合于不同的条件,因此只能因地制宜地决策选用。 (5)成果的创造性、先进性： 1.研究内容： 1)研究动力输出值和油耗性价比较高的水涡轮驱动装置。 2)研究变幅式快速拆卸喷水支架。 3)研究均匀无泄漏喷洒技术及低压、抗风、高雾化均匀喷水系统。 4)控制卷盘转速实现随动式布管的装置的研究。 5)节水喷灌设备的生产工艺、工装、夹具的研究。 2.创新点： 1)采用变管径、变喷头、多段管连接型喷水支架,实现喷洒均匀及喷洒无泄漏; 2)采用随动式布管机构均匀排列PE管。 (6)作用意义(直接经济效益和社会意义) 1.设备的应用经济效益分析不同的节水措施,其节水效果差异很大。与传统的大水漫灌相比,采用管道输水和渠道防渗可节水20%～30%,喷灌可节水50%。除节约灌溉用水外,发展节水灌溉还可以提高土地利用率,减轻劳动强度,提高劳动生产率,并提高作物产量和品质。节水量可以用下列公式计算：式中为节水量,单位m3; 为节水灌溉的灌溉水利用系数; 为传统方法的灌溉水利用系数;m为单位面积的用水量,单位m3/h;A为灌溉面积。喷灌机直接经济效益如下： 1)高效节水。据测试,大水漫灌每亩灌水100-200方,采用管道灌溉,每亩仍灌水80方。而采用喷灌,每亩只需要35方水。按大田每年灌溉至少6次,地面灌溉亩次平均灌水150方计,则使用喷灌亩年节水690方。 2)节电。喷灌虽配套动力比一般地面灌溉大,但喷灌时间短,灌水定额小,据测试：喷灌比地面灌亩年可节电17度,按农业电价0.6元/度,则发展喷灌亩年节电效益为10.2元。 3)节地。由于喷灌可大量减少沟渠占地,与地面灌溉相比,喷灌可节地13%,若农业投入以300元/亩计,则大田节地亩年可增收85.8元,蔬菜节地亩年可增收156元。 4)适时灌溉增产。实行喷灌后可提高灌溉保证率,改善田间灌水条件,有利于适时适量灌水。据测试大田实行喷灌亩年可增产10%,蔬菜亩年可增产20%,则大田年纯增效为96元,蔬菜年纯增效益为200元。 5)省工。与土渠灌溉相比,喷灌亩年可省工2个,每亩每年用工费用为10元,则省工年可新创效益20元。 2.项目社会效益分析节水灌溉与传统的灌溉方法相比具有节水、节地、省工、省时、增产的特点。实施节水灌溉后,水的利用率可提高一倍以上,可较渠水灌溉少占耕地30%～50%。同时不需劳力在渠道上放水灌溉,水量控制有利,减少了水资源的浪费,并可增产粮食10%以上。减轻干旱区制约当地农业积极发展给农民带来的负担。节水灌溉技术及设备的推广应用能够缓解农业用水紧缺与城镇生活用水及工业用水日益增长的矛盾。 (7)推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见。节水灌溉项目的实施可以使有限的水资源得到充分利用。发展节水灌溉的总体构想是,抓住国家加快基础设施建设的有利时机,加大改革力度,分步实施,梯次推进,逐步升级,促进节水灌溉上规模,上档次、上水平,力争早日建成节水农业大省;围绕实施农业结构战略性调整的中心任务,靠现代化的节水灌溉支撑起现代化农业,促进传统农业向现代化农业转变,优先发展高水平节水灌溉技术。据有关部门预测：到2010年,我国节水灌溉面积将达到5411万hm2,其中喷灌面积将达到546万hm2,比2000年新增喷灌面积300万hm2。这对于喷灌机产业是一个发展机遇。按大型喷灌机占喷灌面积13％计算,则新增大型喷灌机喷灌面积40万hm2,市场需求量约为7000台,产值约达24.5亿元。大型喷灌机更大的市场优势在于改造和治理我国262.2万hm2已荒漠化的土地,其中包括沙漠和不同程度“三化”的天然草场,这主要集中在我国西部。西部国土面积占全国土地面积的57%,居住着我国23%的人口,而且全国90%的贫困人口也集中居住在这里。随着西部开发的深入,人均收入不断增长,生态环境意识不断增强,因此本项目喷灌机械在西部应用和推广后一定会发挥更大的作用。存在的问题及建议： 8JP-75型卷盘式喷灌机性能和生产性试验验证了该设备的设计思路是正确的,是基本成功的,同时也暴露了一些不足,即在部分组件的设计上还不够完善和准确。桁架式工作状态时只适合矮茎秆作物的喷灌。单喷枪工作状态时由于喷灌强度大,适合高茎秆作物的喷灌,但是喷灌范围受射程的限制,工作效率较桁架式低。另外,卷盘回收装置速度需要进一步改进,达到该设备喷灌效率的最优化。
中文关键词	喷灌机 ; 节水 ; 卷盘式
成果类型	应用技术
中图法分类号	S277.94
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001513748
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243077
推荐引用方式 GB/T 7714	刘风军,张得俭,樊银生,等. 8JP-75型卷盘式喷灌机[Z]. 应用技术,2012.