柱塞式注肥泵内流动瞬态特性数值模拟与试验

柱塞式注肥泵是水肥一体化系统肥液注入的关键设备,为探明柱塞往复运动过程中柱塞式注肥泵的内部流动特征及外特性,该研究基于RNG k-ε湍流模型和动网格技术,构建注肥泵内流动三维动态数值模拟模型,对不同柱塞行程比和往复频率工况的泵内瞬态流动进行非定常数值模拟,预测柱塞泵外特性并分析额定工况的泵内流场特征,通过与试验数据及理论计算结果的对比,验证数值模拟模型的可靠性。结果表明:不同行程下模拟所得的时间平均流量与试验结果最大相对误差为3.58%,数值模拟所得瞬时流量大小及变化趋势与理论计算结果吻合良好,最大相对误差为3.17%;泵排出、吸入过程的初始阶段,分别存在进、出口单向阀阀芯闭合滞后现象,伴随形成回流;受阀芯闭合滞后导致的回流影响,注肥泵瞬时流量存在突变,其突变时刻与阀芯闭合时刻一致;注肥泵平均流量与柱塞行程和往复频率均呈线性正相关,泵容积系数随柱塞行程的减小而降低,但随柱塞往复频率的变化不明显,变频调控可更准确调节注肥泵流量,是水肥一体化系统中注肥流量调节的优选方式。研究结果可为柱塞式注肥泵设计与运行调控提供依据。

圆形喷灌机注肥泵的设计与试验研究

圆形喷灌机的喷灌施肥一体化作业是国内外精准农业的研究热点,选用工作压力高、流量小且稳定的施肥装置是确保高均匀性喷灌施肥的技术关键.针对圆形喷灌机实际应用和作物施肥特点,设计了一台双缸柱塞式注肥泵,包括液力端、传动端、柱塞、密封及配套动力等,单缸设计流量为150 L/h,最大工作压力为1.0 MPa;对试制样机进行了历时100 h的耐久性试验、20%~100%行程范围的调节试验和30~50 Hz频率范围的变频调节试验.结果表明：研发的柱塞式注肥泵流量随着出口压力的增大而有所减少,但不同出口压力下,流量在100 h内的变异系数均小于5%;改变柱塞行程,泵的实际流量和理论流量几乎一致,两者间的最大差值在行程百分比为60%处,为理论流量值的7.5%;泵的流量随着电源频率的增大呈线性上升关系.试验还表明,改变柱塞行程和电源频率可以调节注肥泵的注肥流量,扩大注肥泵的流量范围.开发的注肥泵适用于圆形喷灌机等灌溉施肥系统,可实现施肥的精准控制.

柱塞式注肥泵的设计试验及精准施肥应用

为解决水肥一体化应用中施肥流量随着灌溉管道工作压力变化而波动导致施肥浓度不均匀的问题,设计了一种额定流量为300 L/h、最大工作压力为1.0 MPa的柱塞式注肥泵,对柱塞泵进行不同行程比例和电源频率下的工作流量试验,建立了工作流量与电源频率、行程比例及灌溉管道压力的拟合公式.结果表明:研发的柱塞泵工作流量与电源频率、行程比例均呈极显著的线性正相关,与灌溉管道压力呈显著负相关,以相对标准偏差RSD表示的流量测量精度范围为0.09%~1.43%;行程比例为100%、电源频率为50 Hz时,当灌溉管道压力由0.1 MPa增至0.5 MPa,柱塞泵工作流量下降14.22 L/h,占平均流量的4.58%,RSD最大值仅为0.38%,表明柱塞泵工作流量很稳定,可以适应喷灌和微灌水肥一体化系统不同工作压力的需求.以研发的柱塞泵为核心,提出了仅改变电源频率实现精准施肥的控制策略,具有控制算法简单、流量调节精准、投资成本低等优势,适合于水肥一体化精准施肥.

水动比例注肥泵的研制

灌溉施肥是传统农业进入现代农业的一个重要标志,灌溉施肥技术和施肥装置的研制是灌溉施肥领域的一个热点。本篇主要介绍了我们研制开发的水动比例注肥泵的结构、工作原理,并测定了其工作性能。结果表明新研制的水动比例注肥泵具有适应性强、结构坚固耐用、成本较低的特点,有较广阔的应用前景。

基于泵注肥法智能配施肥机设计与应用

根据中国高含量、高密度、高粘度、含有机质液体肥特性,模拟传统农民配肥、施肥过程,设计一款基于泵注肥法全自动配施肥机。通过合理布置管道和PLC程序控制泵和电磁阀,按软件设定单位面积,自动完成大量元素水溶肥与有机水溶肥桶混和稀释,最后将母液按比例添加到灌溉水中。该全自动泵注肥智能配施肥机具有卸肥、配肥和施肥功能,符合规模农场高工效、远程控制、简单易操作的要求。

我国节水灌溉施肥装置研究现状

施肥装置是节水灌溉系统基本配套设备之一,其性能的优劣直接影响着灌溉与施肥的质量,目前在我国广泛应用的施肥装置主要有文丘里、注肥泵、压差施肥罐、自压施肥装置和智能施肥机等5种。介绍了这些施肥装置的工作原理和使用概况并着重对目前我国节水灌溉施肥装置的研究现状进行了总结归纳,并在此基础上分析了其发展趋势。

基于叶片元素的配方施肥对草莓产量和品质的影响

为了探讨以草莓叶片元素为参考得出的施肥配方对草莓果实产量和可溶性固形物含量(SSC)的影响,以草莓品种"圣诞红"为试材,先利用叶片元素分析法测定草莓矿质元素的含量,确定了3种施肥配方(配方1、2、3),进而利用比例注肥泵的水肥一体化系统对温室中栽培的"圣诞红"进行施肥和管理。通过定期检测果实SSC和统计产量来评价配方效果。结果表明:利用配方1、2、3施肥管理的草莓果实在总产量、平均单株产量、平均单株果数和单果质量上都显著高于常规施肥方式下草莓果实的各参数(P<0.05);配方3施肥下,草莓在果实产量、平均单株产量和单果质量上高于配方1和配方2施肥下的果实;配方2施肥下的草莓SSC最高,但与配方1和配方3施肥下的草莓SSC无显著差异。说明草莓种植时更适合满足其自身需求的营养元素供给,以草莓叶片矿质元素分析为依据的施肥配方明显提高了其果实产量和SSC,多组比例注肥泵并联使用保证了其配方肥料的均衡比例和投加的精准度,该方法更具科学和合理性,具有应用推广前景。