易文裕 熊昌國(guó) 邱云橋 王攀 余滿江

四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川成都

0 前言

水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，該技術(shù)能夠根據(jù)作物對(duì)水分和肥料的實(shí)際需求進(jìn)行定時(shí)定量供給，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)本增效的有效措施[1-3]之一。當(dāng)前，水肥一體化灌溉的水源多來(lái)自湖泊、水渠、人工蓄水池等，水中含有較多雜質(zhì)，在實(shí)際生產(chǎn)中管網(wǎng)堵塞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；同時(shí)，目前的水肥一體化灌溉裝置多缺乏精準(zhǔn)控制系統(tǒng)，水肥的混合操作多靠經(jīng)驗(yàn)完成，難以實(shí)現(xiàn)水肥的精量混合，不僅影響水肥一體化灌溉技術(shù)的作業(yè)質(zhì)量，而且嚴(yán)重降低了水肥一體化灌溉作業(yè)的效率。

因此，研制一種帶過(guò)濾功能且能實(shí)現(xiàn)水肥精量混合的水肥一體化灌溉首部系統(tǒng)，對(duì)提升水肥一體化灌溉質(zhì)量和效率具有重要意義。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

農(nóng)業(yè)水肥一體化灌溉裝置首部系統(tǒng)整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括吸水泵、石英砂過(guò)濾器、A303-4Z疊片式自動(dòng)反沖系統(tǒng)、電磁閥、精量混肥系統(tǒng)、灌溉泵等組成。

1.2 工作原理

作業(yè)時(shí)，根據(jù)農(nóng)作物施肥的農(nóng)藝要求，向肥箱內(nèi)加入定量的肥料，啟動(dòng)吸水泵；在吸水泵的作用下，水源地的水進(jìn)入石英砂過(guò)濾器，進(jìn)行一級(jí)過(guò)濾；隨后經(jīng)石英砂過(guò)濾器處理后的水進(jìn)入疊片式自動(dòng)反沖系統(tǒng)，完成二級(jí)過(guò)濾；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的水肥混合比例，由流量計(jì)和電磁閥控制過(guò)濾后的水定量進(jìn)入混肥箱中，同時(shí)，在落料管道電磁閥作用下，肥箱內(nèi)的肥料落入混肥箱內(nèi)，在攪拌器的作用下實(shí)現(xiàn)水肥均勻融合；最后，在灌溉泵的作用下，均勻融合的水肥進(jìn)入灌溉管道。

2 關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)

2.1 精量混肥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

精量混肥裝置如圖2所示，主要由箱體、落料管、電磁閥、肥箱、重量傳感器、攪拌器、混肥箱等組成。肥箱通過(guò)重量傳感器安裝在箱體上，添加肥料時(shí)，落料管上的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)重量傳感器確定肥箱內(nèi)肥料的重量，實(shí)現(xiàn)精量控制。當(dāng)需要肥料進(jìn)入混肥箱中時(shí)，打開(kāi)電磁閥，在重力作用下肥料經(jīng)過(guò)落料管進(jìn)入混肥箱，啟動(dòng)攪拌器使水肥均勻融合。

2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

水肥一體化灌溉裝置的控制系統(tǒng)主要通過(guò)電磁閥的流量計(jì)實(shí)現(xiàn)。在疊片式反沖系統(tǒng)出水口與精量混肥系統(tǒng)的入水口之間安裝有1號(hào)電磁閥和流量計(jì)，在落料管上安裝有2號(hào)電磁閥。當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)到進(jìn)入精量混肥箱中的水達(dá)到設(shè)定值時(shí)，1號(hào)電磁閥和吸水泵同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)2號(hào)電磁閥開(kāi)啟時(shí)，攪拌器自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)始工作。

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種水肥一體化灌溉首部系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的多級(jí)過(guò)濾裝置能夠有效濾出水中的雜質(zhì)，避免灌溉過(guò)程中對(duì)管網(wǎng)的堵塞，同時(shí)，采用稱重傳感器和流量計(jì)等實(shí)現(xiàn)對(duì)水量和肥量的精準(zhǔn)控制，作業(yè)時(shí)可根據(jù)水肥灌溉的農(nóng)藝要求實(shí)現(xiàn)對(duì)水肥融合比例的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

圖 1 整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

圖 2 精量混肥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖