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水肥一体化施肥机关键部件的设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的现代农业新技术,在农业生产中提高水肥利用率、减少环境污染等方面具有重要意义。本文对水肥一体化技术中的关键装置展开研究,运用Solid Works三维设计软件建立基于射流泵并联的三通道旁路吸肥式施肥机混肥系统结构,并运用Flo EFD对其进行流场仿真分析及系统性能试验验证,建立有效的混肥系统参考模型。试验结果表明,在2.2 k W抽吸泵作用下,该系统能够实现对水及单元素液肥的稳定均匀吸取功能,且三通道吸肥量实际值与仿真值的最大误差为2.06%,验证了混肥系统结构设计的可行性,为自动施肥机的设计与优化提供了参考。 相似文献
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依据现代农业生产中作物施肥与灌溉融为一体的发展趋势,对水肥一体化施肥机的关键部分—吸肥系统进行结构设计及吸肥通道的变量吸肥展开研究。设计了基于射流器并联的水肥一体化施肥机三通道吸肥系统,通过Solid Works三维软件建立水肥一体化水肥一体化施肥机三通道吸肥系统三维结构,并应用Flo EFD对吸肥系统吸肥性能进行仿真分析。构造了5种边界条件方案进行吸肥性能仿真分析对比,并以进口压力0. 5MPa出口压力0. 1MPa为例进行性能试验,结果表明:吸肥系统各通道吸肥精度最高可达98. 1%。对三吸肥通道的变量吸肥进行了控制器及管道机械部件的设计,并通过试验验证其可行性,旨在为水肥一体化施肥机的深入研究和发展提供参考。 相似文献
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现有的精准水肥一体化施肥机混肥原理基本相同,但针对不同应用场景,管路布置方式、吸肥原件、水泵选型各有区别,为此在研究设计在线式水肥一体化施肥机的同时,通过PIPENET软件对设计管路进行仿真,提出优化设计,选择合适水泵,以供给文丘里管合适的流量和压力,提升设备吸肥效率和稳定性。通过试验验证仿真结果,在研究条件下仿真结果与验证试验结果各点压力差异小于5.5%,通过对比证明,PIPENET软件可以用于施肥机管路辅助设计,尤其在进行水泵选型时可以快速确定水泵参数,根据流速修正管路管径,加速设计过程,提高设备可靠性。 相似文献
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水肥一体化灌溉施肥机吸肥器结构优化与性能试验 总被引：7，自引：0，他引：7
为了优化水肥一体化灌溉施肥机并提高其吸肥性能,在分析文丘里吸肥器工作原理基础上,依据经济流速流量对照表,综合考虑施肥装置及管路系统的沿程损失与局部损失,以吸肥流量为评价指标,应用CFD数值计算对影响系统吸肥性能的关键核心部件文丘里吸肥器的渐缩角α、渐扩角β、喉部直径d0进行单因素性能优化设计,获得了3个主要结构参数对其吸肥性能的影响规律;通过三因素三水平的正交试验方案,得出基于CFD数值计算的文丘里吸肥器最优结构参数组合,渐缩角α为20°、渐扩角β为8°、喉部直径d0为6 mm,且当吸肥管与文丘里主管道呈40°倾角时吸肥性能最优。模拟数据与水肥一体化灌溉施肥机运行数据表明,CFD数值优化后的文丘里吸肥器吸肥流量提高约38.6%,与模糊自动控制系统相配合的水肥一体化灌溉施肥机的吸肥流量总体提高约47.6%,节能效果显著。 相似文献
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针对当前我国大田马铃薯水肥一体化灌溉系统混肥和检测不精确、没有具体针对马铃薯作物、智能化程度低等问题,设计研发了一款基于PLC、物联网控制的精确控制水肥一体化系统。由于大田马铃薯生长环境差、不稳定因素多,该系统使用PLC控制。相比较单片机的控制方式,PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单方便、恶劣工作环境适应性强和施工方便等很多优点。由于传统大田水肥机利用增压泵将文丘里吸肥器吸取的肥料直接注入主管道利用水流冲刷自然混肥,无法保证混肥的精准性,EC、pH传感器也无法精准测量,导致田间作物肥料浓度无法保证一致,作物质量及产量相对较低。相比传统水肥机,增加混肥腔混肥能够明显降低水肥浓度误差。EC、pH传感器实时读取当前的水肥浓度及酸碱度,与预设值做PID运算,再将PID输出通过线性转换转换为脉冲输出时间,通过PLC输出控制文丘里电磁阀的通断吸肥时间,实现水肥浓度的精确调整,配合恒压变频柜使水压在设定值范围内波动,实现水肥精确、稳定输出。 相似文献
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为了实现水肥一体化施肥装备流量精确且无水头损失,设计了一种基于柱塞泵与单片机的高精度可控施肥机,开展了恒流模式下6个流量梯度的喷灌系统施肥均匀性试验;以喷头总流量变化幅度为变量,设计了在1∶10的水肥配比下2种灌溉总流量变化幅度的不同工况,对比启、闭可控施肥机恒定水肥比例模式对水肥一体化支管内肥料浓度稳定性的影响效果.试验结果表明,高精度可控施肥机在流量分别为100,200,400,600,800,1 000 L/h的6种恒流模式时,喷灌均匀系数CU为99.33%~99.71%、变异系数CV为0.35%~0.75%;CU,CV与施肥机流量分别呈正相关与负相关关系,且喷头喷洒肥液的电导率总平均值EC_-与施肥机流量之间具有显著的正相关性.在恒定水肥比例模式时,试验组管道内肥液浓度在160 s时趋于稳定,且稳定后肥液电导率与目标值偏差率小于4%.高精度可控施肥机恒流模式试验表明施肥机大流量下施肥均匀性变异系数仅为小流量下的50%,且改变施肥机的流量是水肥一体化喷灌系统实现高均匀度变量施肥的一种有效途径;试验证明恒水肥配比模式可有效减小支管肥料浓度受外界的影响. 相似文献
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为了提高液肥深施效率,设计了一种基于ZigBee的液肥变量深施系统.该系统采用远程电脑终端与STM32F103RET6控制器同步结合实现液肥输出监测与控制:监控液肥水位值的同时利用流量传感器采集当前流量值,并通过ZigBee无线通讯协议传输数据;根据流量预设值,利用增量式PID算法动态调整变频器频率,最终使试验系统能够精确控制液肥流量输出.在试验系统的基础上,通过液肥深施试验以探讨施肥深度、变频器频率、注肥压力、系统用泵的回水开度等参数对流量精确控制的影响,并利用试验数据建立精准控制流量的数学模型.果园试验结果表明,液肥变量深施系统整机施肥精度最高可达99.52%,单次施肥的液肥损耗量最大值为0.22 L/min;在改变施肥深度的情况下,系统液肥输出流量的最大差值为0.15 L/min,变频器频率的最大差值为0.79 Hz.在改变回水开度的情况下,确定了试验中系统的最佳工作参数,即回水开度在40%时,系统工作最为稳定,流量输出误差小,液肥损耗量少. 相似文献
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针对目前比例施肥机性能参数差异大、自动化程度不一等突出问题,设计出一种具有"吸肥泵+注肥泵"双泵协同泵送系统的多通道比例施肥机,检测系统创新采用了探入式微管取样器设计,并对施肥机系统压力、流量及EC/pH控制精度和浓度调节响应时间进行了试验。结果表明:EC控制精度8%,pH控制精度±0.1,EC/pH调节响应时间120 s,水肥调节精准、响应快速、注肥均匀、运行稳定,能够满足大田、温室等不同灌溉规模用户的水肥一体化需求。 相似文献
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为提高基于近地光谱技术的稻麦精准变量施肥机排肥性能稳定性,改善变量施肥控制精度,建立了外槽轮式变量施肥机离散元仿真模型,运用离散单元法和EDEM 2.2软件对施肥机排肥过程进行性能分析和数值模拟,研究不同排肥器结构和施肥控制策略对施肥机排肥稳定性的影响,并通过台架试验和田间试验验证仿真模型的准确性。结果表明:改进后的排肥器施肥量变异性系数明显减小,标准差减小14.59 g,变异系数降低9.9%;采用转速优先控制策略,当槽轮开度为19.34 mm时,排肥量稳定性系数最佳为1.09%;采用开度优先控制策略,当槽轮转速为55.75 r/min时,排肥量变异性系数最小为1.85%;与验证试验结果相比,误差最大为14.06%。结果验证了离散元仿真方法分析颗粒运动过程的准确性,表明所设计改进的排肥器能够提高施肥机排肥稳定性,满足稻麦精准变量施肥要求。 相似文献
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针对目前果园种植管理过程中灌溉量与施肥浓度控制精度较低、不能动态调整施肥配方等问题，开发了一种多通道移动式果园灌溉施肥机。样机主要由灌溉混肥装置、吸肥装置、水肥参数检测装置、控制系统、牵引式行走装置和动力系统等6部分组成。对吸肥装置关键部件设计正交试验，分析了吸肥器布置方式、吸肥管道管径、过滤器类型、管道排列方式和过滤器目数等不同因素对吸肥性能的影响，确定了最优的吸肥装置结构。开发了精确灌溉施肥自动控制系统，并进行了样机性能测试，结果表明：施肥机可自动完成果园精准灌溉与施肥作业，动态调整施肥配方，灌溉量控制相对误差≤0.54%,EC值控制绝对误差≤0.07mS/cm,母液配比相对误差≤2.00%。 相似文献
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结合我国智慧型农业和水肥一体化技术的发展趋势,设计了一套水肥一体化远程自动控制系统。系统由肥料稀释系统、均匀混合系统、远程自动控制系统、监测系统及田间喷灌系统组成,并应用了数据采集、数据处理、无线通讯、智能控制等技术。由可编程控制器(PLC)、无线通讯模块、触摸屏,以及EC、pH传感器、压力传感器、电磁阀、泵等部件构成完整的系统,通过触摸屏对施肥机实现本地控制,借助手机APP或电脑网站可以远距离控制施肥机完成相关指令。样机试验表明:施肥机能够实现远程自动控制,实时显示EC值、pH值、水压值,完成设定的多种施肥方案,准确记录单次水肥用量,吸肥性能较好,长时间运行表现出很好的稳定性。 相似文献
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日光温室小型水肥一体灌溉机设计及其控制模型的建立 总被引：1，自引：0，他引：1
针对北方地区日光温室栽培面积小以及环境变化与栽培管理要求,设计了一种基于吸肥器的小型灌溉施肥机。首先,通过吸肥器的排布、三条支路管道结构和混肥装置结构等研究,建立了小型水肥一体灌溉机的优化结构,实现了肥料和水的两次混合,达到提高混肥效率,减少水肥混合时间的目的;然后通过山崎母液配方,研究两路母液/一路酸液与EC/p H的关系模型,试验结果表明:与实测值相比,模型预测得到的EC值相对误差的平均值为2%,最大值为4.2%,p H的相对误差的平均值为3%,最大值为4.7%,以上试验结果说明,灌溉机结构设计合理,可实现营养液的精准化控制,为日光温室蔬菜的标准化管理奠定基础。 相似文献
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为探究水肥一体化施肥机吸肥器结构对吸肥量的影响及吸肥通道吸肥量差值较大的问题,运用SolidwWorks设计并联1条、2条、3条射流泵的吸肥器模型;并利用FloEFD对3种吸肥器的吸肥量进行分析。综合对比数值模拟结果可知:吸肥器的最优结构为并联3条射流泵。此外,通过改变主管道长度和射流泵间距对吸肥器结构进行优化并分析每条射流泵吸肥量,结果表明:吸肥器结构优化后,每条射流泵的吸肥量趋于相同且吸肥量高于优化前。样机试验表明:每条射流泵的吸肥量差值较小,试验得到的吸肥量数据与数值模拟数据的误差在合理范围内;样机长时间运行具有很好的稳定性,可满足实际的农业灌溉施肥要求。 相似文献
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有机肥由于吸水性较强,在存储过程中易潮解、粘连结块,导致含水率增加,从而影响施肥机的排肥性能。为了探明有机肥含水率对施肥机排肥性能造成的影响,对不同含水率有机肥物理性质进行测定,利用EDEM离散元分析软件,对有机肥参数进行标定,确定其力学特性,并对前期研制的双料箱施肥机在施用不同含水率有机肥时的排肥性能进行仿真分析。结果表明:施肥机在施用不同含水率有机肥时,单位时间施肥量随着含水率的增加而减少;有机肥含水率小于16.61%时,施肥稳定性高,波动性小;有机肥含水率大于16.61%时,施肥机出现排肥堵塞现象。田间试验表明:试验结果与仿真结果变化趋势基本一致,施肥机能施用含水率高达13.35%的有机肥。研究结果可为双料箱施肥机设计及改进提供参考。 相似文献
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针对现有水肥一体化系统施肥机安装管路复杂，自动化程度低、肥料利用效率低等问题，本研究通过解析旁路式施肥机工作原理，对水肥配比管路、电气控制元件布置结构以及动态显示界面进行设计，得到一种旁路施肥机。该旁路施肥机自动化程度较高，可实现水、肥精量调节。同时结合2015年、2016年在内蒙古通辽市的田间试验结果对该施肥机实际应用效果进行验证，应用该旁路施肥机施肥比压差式施肥罐和雨养施肥，2015年分别增产12%与69%;2016年分别增产9%与47%，且两年内应用该旁路施肥机施肥玉米水分生产率均最高，分别为1.87和1.81 kg/m3，经济效益显著。在现代农业高效节水灌溉领域该旁路施肥机具有一定的推广应用意义。 相似文献
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水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的一种节水农业技术,借助管道灌溉系统,将由固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液适时、适量地输入到农作物根部土壤,保证农作物对水分和养分的需求。水肥一体化技术的实现对提高水、肥利用效率、减少环境污染具有重要的意义。针对水肥灌溉一体化技术控制实施过程中具有的非线性和不确定性,结合PLC控制系统稳定、可靠的特点,将模糊控制技术应用到水肥一体化控制设备,提高水肥一体化灌溉施肥机的水肥利用效率,实现水肥一体化自动精准灌溉施肥。仿真结果表明精准灌溉施肥模糊控制技术的应用达到了水肥一体化设备对高效施肥的要求,实现水肥的同步管理和高效利用。 相似文献
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为了提高双料箱施肥机搅刀的强度,在对搅刀结构及工作原理分析的基础上,建立三维模型并基于EDEM进行离散元仿真分析得到刀片所受力的变化;然后,通过单因素静力学仿真试验,建立了搅刀参数与最大等效应力之间的单因素数值拟合模型;在此基础上,通过正交仿真试验及回归分析,建立了多因素的数值拟合模型,并将数值模型的理论值与正交试验值进行比较,验证了模型的准确性;最后,以最大等效应力的最小值和搅刀质量的最小值为优化目标,基于遗传算法进行参数优化。仿真结果表明:优化后的搅刀最大等效应力减小了8.25%,质量降低了1.55%,满足优化设计要求,为双料箱施肥机搅刀设计改进提供了参考。 相似文献
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针对水肥一体化施肥机控制系统在交叉耦合、内外不确定条件下难以通过建立精确数学模型进行跟踪控制的问题,提出一种EC和pH改进自抗扰解耦控制策略。利用六次多项式曲线拟合对系统阶跃响应数据进行滤波处理,由面积法构建系统简化数学模型。选择静态解耦法实现系统解耦,对分解后的两个子系统分别设计自抗扰控制器并进行改进,给非线性状态误差反馈率添加类积分项,并引入模糊控制理论实现其参数在线自整定。仿真结果表明,系统EC和pH的调节时间分别为44 s和39 s,超调量分别为5.5%和0.3%,输出绝对误差分别小于0.1 mS/cm和0.2,该控制器能够实现系统高精度独立调节,相比于线性自抗扰和PID控制器,响应速度更快,抗干扰能力和鲁棒性更强。试验结果表明,该控制器调节误差与仿真结果吻合,并且能够使系统用水量、用肥量、用工量分别降低33.13%、35.75%、35.01%,作物产量提升15.16%,节水、节肥、节工和增产效果显著,具有很高的可行性。 相似文献