两种排肥装置的排肥性能研究

【目的】解决目前排肥装置存在的排肥不均匀、肥料磨损严重和排肥脉动性较大等问题,提高肥料利用率。【方法】文章介绍了立式窝眼式排肥装置和立式变型腔排肥装置两种立式排肥装置,对两种排肥装置的结构和工作原理进行了说明,并通过台架对比试验对两种排肥装置的排肥性能进行分析,确定了排肥均匀性更好的结构以及影响肥料磨损的重要因素。【结果】1)立式变型腔排肥装置在有机肥最大、有机肥最小、复合肥最小三种工况下,排肥均匀性变异系数平均值相对于立式窝眼式排肥装置分别提高了0.03个百分点、0.77个百分点、1.01个百分点。2)立式窝眼式排肥装置在较高转速时肥料磨损比较严重,肥料利用率较低。【结论】从试验测得的结果来看,立式变型腔排肥装置的排肥性能要略差于立式窝眼式排肥装置,但是在排肥量调节上,其相较于立式窝眼式排肥装置而言更为简便,在肥料磨损方面优于立式窝眼式排肥装置。综合分析来看,立式变型腔排肥装置具有更好的工作可靠性和排肥均匀性,可为排肥装置设计提供参考。

颗粒肥料质量流量传感器设计与试验

变量施肥具有提高肥料利用率、保护生态环境、节约农业生产成本等优点,但目前还没有得到广泛的应用,除了难以获得变量施肥的处方图之外,缺乏闭环检测也是原因之一。闭环控制是实现变量施肥的关键之一,与间接测量排肥轴的转速相比,实时检测肥料的质量流量更为准确。本文基于静电感应原理,设计了一种颗粒肥料质量流量传感器。由于颗粒肥料之间、颗粒肥料与空气、颗粒肥料与排肥管之间的摩擦和碰撞,颗粒肥料会携带一定量的电荷,因此本研究设计了环形电极来检测电荷强度,并利用电流放大电路输出感应电流。通过标定质量流量与感应电流的关系,获得了实时的肥料质量流量。搭建试验台对该颗粒肥料质量流量传感器进行检测,试验台主要包括动态信号采集系统、肥料箱、电流放大器和环形电极传感器。以大颗粒尿素(CO(NH2)2)、过磷酸钙(Ca(H2PO4)2·H2O)和氯化钾(KCl)为研究对象,其平均容重分别为0.7、1.2、1.1 g/cm^3。根据施肥装置的物理参数,通过调整排肥轴转速可获得近似的目标质量流量,目标质量流量的范围是3~15 g/s,增量为1 g/s。对于每个质量流量,进行了4次重复。每次重复30 s,施肥装置与信号采集系统同时启动。利用平均感应电流和平均质量流量建立回归方程,采用插值法得到实时质量流量。随后,对每种肥料进行25次试验,从而检验本文中颗粒肥料质量流量传感器的测量精度,每次试验的目标质量流量由5个随机质量流量组成,每个质量流量下持续排肥6 s,用天平称量30 s内的实际质量,通过积分质量流量和时间曲线计算检测质量。采用SPSS 22.0软件对试验结果进行统计分析,分析表明,大颗粒尿素、过磷酸钙、氯化钾的检测误差分别为3.9%、5.1%、5.9%,相应的标准差分别为5.21、7.98、11.29。检测质量与实际质量无显著性差异(P>0.1),大颗粒尿素、过磷酸钙和氯化钾检测误差的数学期望值分别为3.74%、4.93%、5.22%。本文的研究结果表明,检测误差随颗粒肥料粒径的减小而增大。