养殖废弃物智能发酵装备控制系统设计与效果分析

为解决现阶段养殖废弃物处理装备自动化程度低、操作不便等问题,设计了一种智能发酵装备控制系统,以提高养殖废弃物处理的自动化水平。该系统主要由西门子S7-200 PLC、净化系统、存储系统、质量控制系统、温度调控系统、电机驱动系统、辅助控制系统组成。基于EBPRO软件设计智能触摸屏界面,触摸屏通过RS232端口与PLC进行串口通信,实现对养殖废弃物发酵的工作参数控制、系统运行状态信息显示,发酵全过程相关数据采集、传输、存储等功能。搭建试验硬件平台,以牛粪与中药渣混合物为试验物料,以养殖废弃物的减重率和用电量为试验指标进行试验。经过5 d 60℃高温发酵,发酵产物减重率为65.7%,有机质含量为49.67%,总养分含量为5.18%,蛔虫卵死亡率为100%,粪大肠菌群数为0%,均达到国家有机肥料行业标准。试验结果表明,养殖废弃物智能发酵装备控制系统操作简便,可于发酵开始前设置工艺参数,并实现对控制系统运行状态信息的显示,满足了养殖废弃物发酵装备对于精确控制的要求。该系统可提高养殖废弃物无害化处理水平以及资源化利用率。

秸秆粉碎集中全量深埋还田机设计与试验

针对我国玉米秸秆量大,生产应用的还田机具还田深度浅,存在影响后续播种、出苗质量、病虫害发生率高和深层土壤“碳饥饿”等问题,设计了一种秸秆粉碎集中全量深埋还田机,可一次完成秸秆捡拾、粉碎、输送、深松开沟、集中遁注掩埋和碎土镇压等作业,在有效减少土壤扰动下能够将多行站立或粉碎后秸秆集中埋入地表下一条深380~400 mm的沟内。阐述了秸秆粉碎集中全量深埋还田机整机结构及工作原理,对秸秆螺旋输送装置、抛压风机、深松开沟遁注装置和传动系统等关键部件进行了设计与计算,初步确定了螺旋输送装置与抛压风机转速、风机出料口尺寸和遁注体截面形状参数,并对抛压风机与遁注体腔体内部进行了流场模拟分析与验证。按照设计要求对秸秆粉碎集中全量深埋还田机进行了试制,并进行了机具性能与大田定位试验,结果表明:在作业速度3 km/h时,秸秆捡拾率为90.8%,开沟深度与秸秆掩埋深度均值分别为394 mm与200 mm,开沟深度与秸秆掩埋深度稳定性系数分别为97.4%和92.5%,各项指标与设计值相符,且满足农艺要求。同时大田定位试验结果表明,秸秆集中深还田与传统还田相比,0~200 cm土壤贮水量提高29 mm,20~40 cm土层有机碳、全氮和速效磷养分含量分别增加7.14 g/kg、0.59 g/kg、1.53 mg/kg,有效增加了土壤养分含量,提高了深层土壤肥力与贮水能力。

自走式养殖粪水注射施肥机设计与试验

针对目前养殖场养殖粪水产量大、配套耕地面积小且分散,小型粪水注射施肥机缺乏及利用率低问题,设计了主要由底盘、罐体、吸排肥系统及开沟施肥注射器等部件组成、容量为6 m^(3)的自走式养殖粪水注射施肥机。阐述了施肥机整机结构及工作原理,对施肥机罐体结构、吸排肥管路系统、控制监控系统、粪水均分器及取力器等关键部件进行了设计与计算,对核心部件粪水均分器进行了流场模拟分析与优化改进,确定了粪水均分器结构形式及各分水管出口开口角度。按照设计要求对施肥机进行了试制,并以猪场养殖粪水为原料进行了田间试验,结果表明:该机可实现粪水多通道多方位自动吸排、循环流动、注射断流及防堵监测报警等功能,施肥机行进速度为4 km/h时,注射深度为92.8 mm,注射深度稳定系数为94.6%,各行施肥量一致性变异系数为5.3%,各项指标与设计值相符,且满足农艺要求。