謝碧洪，劉曉初，朱　力（．羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東羅定　5700；.廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院，廣東廣州　50006）

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南方山區(qū)太陽(yáng)能智能灌溉器堵塞水頭損失研究

謝碧洪1，劉曉初2，朱力2
（1．羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東羅定527200；2.廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院，廣東廣州510006）

摘要：太陽(yáng)能智能灌溉器不同程度堵塞對(duì)水頭損失有重要影響，針對(duì)不同百分比沙石堵塞建立水力性能測(cè)試采集數(shù)據(jù)，分析得出了過(guò)濾器流量與水頭損失的關(guān)系曲線。結(jié)果對(duì)灌溉器何時(shí)進(jìn)行過(guò)濾網(wǎng)清潔有重要參考價(jià)值，對(duì)提高水力利用率有重要影響。關(guān)鍵詞：智能灌溉器；堵塞；水頭損失

0　引言

山區(qū)灌溉用水里所含有的雜質(zhì)及污染物主要分為三類(lèi)：物理、生物和化學(xué)。物理污物或雜質(zhì)指在水中懸浮的無(wú)機(jī)的或有機(jī)的顆粒；生物污物或雜質(zhì)主要有藻類(lèi)、活菌類(lèi)等微生物和水生動(dòng)物等[1]；化學(xué)污物或雜質(zhì)一般指如碳酸氫鈣和碳酸鈣等溶在水里的化學(xué)物質(zhì)。

太陽(yáng)能智能節(jié)水灌溉控制器閥芯為常閉型制動(dòng)電磁閥結(jié)構(gòu)。通電瞬間，電磁線圈產(chǎn)生電磁力將閉合的隔膜件從閥座上抽起，控制器閥門(mén)快速開(kāi)啟；斷電瞬間，電磁力消失，彈簧彈力將隔膜件壓回閥座上，控制器閥門(mén)閉合[2]。因此其只有開(kāi)關(guān)兩種極限狀態(tài)，不能連續(xù)調(diào)節(jié)，介質(zhì)潔凈度有較高要求[3]。間隙尺寸與介質(zhì)種及閥芯規(guī)格有關(guān)，通常是0.08～0.3 mm。從雙邊間隙為0.08 mm來(lái)考慮過(guò)濾精度，由一定數(shù)量＞0.08 mm雜質(zhì)顆粒存在，主閥閥芯就有可能被卡住而難以工作[4-5]。

經(jīng)歷2個(gè)月運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)一路太陽(yáng)能智能節(jié)水灌溉控制器開(kāi)關(guān)不順暢，拆開(kāi)，發(fā)現(xiàn)閥芯堵塞（圖1所示）。

圖1　灌溉控制器閥芯堵塞情況

根據(jù)以往案例，當(dāng)懸浮固體顆粒多于七八個(gè)，流道口處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)弧形堆積帶，造成分配水不平均、噴頭被堵住等現(xiàn)象導(dǎo)致灌溉系統(tǒng)效能減低，甚至系統(tǒng)崩潰。所以灌溉系統(tǒng)過(guò)濾器要確保能把大于橫切面積七分之一噴嘴面積的顆粒隔離。

1　水力性能測(cè)試及回歸方程建立

搭建水力性能測(cè)試平臺(tái)，并在清水條件下分別調(diào)節(jié)不同編號(hào)的流量進(jìn)行試驗(yàn)研究（圖2）。記錄進(jìn)出水壓力表讀數(shù)（表1），根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計(jì)算，得出Y型灌溉過(guò)濾器流量與水頭損失的關(guān)系曲線（圖3）。

圖2　出入口壓力及流量記錄

圖3　流量與水頭損失關(guān)系

設(shè)定H= kQα指數(shù)方程，其中K、α為未知數(shù)，驗(yàn)證所推論。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　無(wú)堵塞狀態(tài)下Y型篩網(wǎng)式過(guò)濾器水力性能測(cè)試

最后利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸方程：

2　過(guò)濾器不同堵塞百分比水頭損失研究

堵塞狀態(tài)下，某Y型篩網(wǎng)式灌溉過(guò)濾器水頭損失計(jì)算公式過(guò)濾水力學(xué)關(guān)系曲線H= kQαH= kQα[8]，試驗(yàn)確定系數(shù)k和指數(shù)α，便可計(jì)算過(guò)濾器過(guò)濾的水頭損失。清水條件下，根據(jù)過(guò)濾器不同堵塞百分比，調(diào)節(jié)不同流量進(jìn)行試驗(yàn)（圖4所示），記錄進(jìn)出水壓力表讀數(shù)（表2）。然后根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析計(jì)算，得出Y型灌溉過(guò)濾器流量與水頭損失的關(guān)系曲線（圖5）。

圖4　Y型灌溉過(guò)濾器濾網(wǎng)堵塞水力性能測(cè)試

表2　Y型篩網(wǎng)式灌溉過(guò)濾器不同堵塞情況下的水力性能測(cè)試

3　結(jié)論

（1）清水條件下20%、40%、60%、80%不同堵塞程度對(duì)局部水頭損失盡管在開(kāi)始階段過(guò)濾篩網(wǎng)大面積堵塞，但增加的局部水頭損失較少。只有堵塞增大到某一程度，如當(dāng)過(guò)濾元件被堵塞80%時(shí)，曲線變?yōu)樯仙€，并且增加的趨勢(shì)很快。

（2）剛開(kāi)始過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾較為順暢，受到阻力較小，壓力差較?。坏褂靡欢螘r(shí)間后，水中的混濁物固體顆粒累積在過(guò)濾網(wǎng)體積大于60%時(shí)，過(guò)濾網(wǎng)能使用的面積減少，水流阻力加大，導(dǎo)致水頭損失上升。為了預(yù)防水頭的損失，提議在Y型篩網(wǎng)式過(guò)濾器完全堵住一半前，進(jìn)行過(guò)濾網(wǎng)清潔。

圖5　各種塞狀態(tài)下Y型篩網(wǎng)式過(guò)濾器流量與水頭損失關(guān)系曲線

參考文獻(xiàn)：

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(編輯：阮毅)

Solar Intelligent Irrigators Block Head Loss Research in South Mountain

XIE Bi-hong1，LIU Xiao-chu2，ZHU Li2
（1.Luoding Polytechnic College，Luoding527200，China；2.School of Mechanical and Electrical Engineering，Guangzhou University，Guangzhou510006，China)

Abstract:Solar intelligent irrigators jams has important influence on head loss，different level for different percentage of sand blocking establish hydraulic performance test data，analysis the relation between the flow and head loss of the filter is curve. Results of irrigation has important reference value，when to screen pack cleaning is important to improve the utilization efficiency of water.

Key words:intelligent irrigation device；jam；head loss

作者簡(jiǎn)介：第一謝碧洪，男，1988年生，廣東云浮人，碩士。研究領(lǐng)域：太陽(yáng)能智能灌溉器、強(qiáng)化研磨加工流場(chǎng)分析。已發(fā)表論文7篇。

收稿日期：2015－08－05

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 016

中圖分類(lèi)號(hào)：S274.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 ( 2015 ) 11－0058－03