1 喷灌机操作选型规范总则

1.1 为有效地运用喷灌机,充分发挥设备效益,特编写次操作选型规范。

1.2 本规范主要适用于卷盘式喷灌机,及其配套设备的选型和田间规划设计。

1.3 卷盘式喷灌机工程规划设计与运行作业,除应符合本规范外,还应符合现行的有关标准和规范的规定。

2  组成和作用

2.1 卷盘式喷灌机是一种将牵引软管缠绕在卷盘上,利用压力水或其它动力机械驱动卷盘旋转,并牵引喷头车移动和喷洒的喷灌机械。它由喷头车、牵引 软管、卷盘、底盘、支架、驱动机构、变速系统、牵引软管导向装置、调速装 置、安全保护系统和输水连接软管等组成。

2.2 喷头车:支撑喷头并拖动喷头在田间喷洒移动。  

2.2.1 单喷头车:由单喷头(一般采用换向摇臂式喷头)、支架、行走轮、配重、固定调节件、联接件以及管件组成。  单喷头车要求配用的喷头的性能参数见附表一。  

2.2.2 桁架式喷头车:由多个折射式喷头、桁架、行走轮、配重、固定调节件、联接件以及管件组成。  桁架式喷头车要求配用的折射式喷头的性能参数见附表三。  桁架式喷头车的结构尺寸参数见附表四。

2.3 牵引软管:输送压力水、牵引喷头车在田间移动。

牵引软管由特质聚乙烯制造,应具有较高的强度、弹性和耐磨性能。牵引软管公称管径(外径)

2.4 卷盘:缠绕牵引软管。

2.5 底盘和支架:起支撑和转移作用。

底盘分为固定式和旋转式两种。

2.6 驱动机构:产生驱动力使卷盘旋转,拖动喷头车。

2.7 变速系统:调整卷盘转速。

2.8 牵引软管导向装置:引导牵引软管有规律地缠绕在卷盘上。  

2.9调速装置:在喷洒时保持喷头车均匀移动。

2.10 安全保护装置:喷洒到位后使卷盘自动停止旋转。

2.11 输水连接软管:将压力水输送到卷盘式喷灌机入口,其规格尺寸见附表六。

3  型号、规格及基本参数

3.1 型号

3.1.1卷盘式喷灌机的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成,其意义如下:

3.1.3卷盘底盘型式特征

卷盘底盘型式特征用小写汉语拼音字母表示。

d—底盘固定式;

底盘旋转式不标注。

3.2 规格品种

卷盘式喷灌机的规格品种按牵引软管外径及长度确定,牵引软管有Φ40、Φ50、Φ65、Φ75、Φ85(Φ90)、Φ110、Φ125mm等规格;长度从135?450m,间隔20?30m为一个品种。

仅考虑牵引软管外径的情况下相应型号可简称为JP40、JP50、JP65、JP75、JP85(90)、JP110、JP125等。

3.3 卷盘式喷灌机的基本参数见附表七

4  使用条件

4.1 水源:水源供水能力应满足卷盘式喷灌机工作流量要求,水质应符合现有效喷洒长度(m)  牵引软管外径(mm) 卷盘底盘型式

当水中有杂质,不能满足卷盘式喷灌机工作要求时,应进行处理以达到卷盘式喷灌机工作要求。

4.2 地形:卷盘式喷灌机喷灌作业的地面坡度不应大于20%。

4.3 气候:应符合GBJ85-1985《喷灌工程技术规范》第3.0.3条的规定,当设计风速大于3.4m/s小于5.4m/s时,建议使用桁架式喷头车。

4.4单喷头车喷灌适用于对雾化指标要求低的作物;桁架式喷头车喷灌适用于对雾化指标要求高的低矮作物。

4.5单喷头卷盘式喷灌机喷灌高杆作物时需留出作业道,作业道方向应与作物种植行方向一致,作业道宽度见表1。

表1   作业道宽度

规 格 JP40、JP50    JP65、JP75 JP85(90)

宽度(m) 0.7~1.5       1.3~1.8        

5  工程规划

5.1 规划原则和要求

5.1.1 规划应符合国家和地方有关政策法规并符合当地的中长期规划要求,应将水资源平衡分析作为规划的基础,确定适宜的规划设计标准和灌溉制度, 以达到即可满足农业灌溉的要求,又能有效地节省水资源的目的。

5.1.2 规划必须在设计资料齐全和可靠的前题下进行,资料内容包括:自然地理、水文地质、水文气象、表层土壤、工程现状、农业生产以及相应比例尺 的地形图等。

5.1.3 规划要因地制宜,并进行方案比较,以达到规划合理、使用管理方便和经济的目的。

5.2 基本资料

5.2.1实测地形图:1‰~5‰的规划区域实测地形图,应包括喷灌地面位置界线、地面建筑物、居民区、地面高程(等高线)、比例尺、交通道路、天然河流、已建渠道、水源位置和高程、方向标、图例。

5.2.2 土壤:土壤种类、性质、土层厚度、土壤容重、适宜土壤含水量上下限、土壤持水量。

5.2.3 作物:作物结构及位置、作物日需水量、计划湿润层深度、灌溉制度和灌水定额。

5.2.4 水源:位置和高程(机井的静水位、动水位或地表水源的枯水期水位、汛期水位)、水源流量、水质报告、水源可靠性资料。

5.2.5 气象:多年平均降雨量、多年平均水面蒸发量、最大冻土层深度、灌溉季节风速及多年平均值、风向、年平均气温、无霜期。

5.2.6 动力:动力种类、容量、结构尺寸、现有位置。  5.2.7 交通:规划区域内现有道路的位置、种类、级别。  5.3 水源分析

5.3.1 必须对水源水量进行分析计算和喷灌用水量的平衡计算。对已建成的水利工程供水系统,应根据工程原设计和运用情况,确定设计年供水流量。对 于新建水源工程,其供水流量应根据水源类型和勘测资料进行计算确定。

5.3.2 当喷灌水源为河川径流时,水源水量应按下列要求进行计算:

①有较长系列径流资料时,应通过频率计算推求符合设计频率的年径流量及其年内分配、灌水临界期平均流量。

②径流资料较少时,应通过相关分析的方法插补延长径流资料,再进行频率计算推求上述径流特征值。

③无实测资料时,可选择参证站,通过换算、内插或径流系数法等推求径流系列,也可参照地区性水文手册或图集,结合调查资料推求径流特征值。

5.3.3 当喷灌水源为当地地面径流时,可参照地区性水文手册或图集,结合调查资料,确定设计频率的年径流量。

5.3.4 当喷灌水源为地下水时,水源水量应根据已有水文地质资料,分析本区域地下水开采条件,并通过对邻近机井出水情况的调查确定。对于无水文地 质资料的地区,应打勘探井并经抽水试验确定水源水量。

5.3.5 当水源的天然来水过程不能满足喷灌用水要求时,应建蓄水工程。  5.4 规划设计参数

5.4.1 设计保证率一般不应低于85%。

5.4.2   喷灌面积设计参数:

喷灌总面积(hm2) 喷灌地块最大宽度(m)  喷灌地块最大长度(m)

5.4.3 卷盘式喷灌机的工作参数:

喷头射程(m)

喷头流量(m3/h)

喷头工作压力(Mpa)

卷盘式喷灌机入机压力(MPa)

牵引软管有效长度(m)

卷盘式喷灌机含水质量和不含水质量(kg)

喷头车轮距(m)

喷头桁架地隙高度(m)

喷灌机底盘轮距(m)

外形尺寸(长×宽×高)

喷头车运行速度(m/h)

5.5   田间规划布置

5.5.1   对于渠道输水系统,应在地块一端(或两端)垂直于种植行方向,沿田间道路布置输水渠道,渠道宜衬砌防渗。当渠道水深不能满足喷灌机水泵取水需要时,宜在喷灌机取水点设置工作池。工作池的尺寸应按GBT50265-1997 《泵站设计规范》规定设计。

5.5.2   对于管道输水系统,应在地块一端(或两端)垂直于种植行方向沿田间道路布置输水管道,并应在喷灌机取水点设置给水栓。喷灌机与给水栓的 连接应灵活、方便、可靠。

5.5.3   输水管道可采用固定管道埋于地下,也可采用移动管道。移动管道装卸移动应灵活、方便、连接可靠。管道提供的水压力以满足喷灌机工作压力 为宜。当管道提供的水压力不能满足喷灌机工作压力时,应在喷灌机与给水栓 之间设置水泵加压。

5.5.4   应将田块分成长条形地块,条田的轴线一般应垂直主风向。

6  选型和计算


6.1.3 系统同时有多台卷盘式喷灌机工作时,系统设计流量等于多台卷盘式喷灌机设计流量之和。

6.1.4 系统在选用多台卷盘式喷灌机工作时,应尽量选用同一规格型号的绞盘式喷灌机。

6.2   卷盘式喷灌机选型

6.2.1   卷盘式喷灌机的工作流量应小于供水水源的流量

6.2.2   卷盘式喷灌机台数N:

                      

式中:a——单台卷盘式喷灌机控制的喷灌面积

         q——卷盘式喷灌机喷洒流量(m3/h)


6.2.3 喷灌强度应不大于土壤允许的喷灌强度,土壤允许喷灌强度见 GBJ85-1985《喷灌工程技术规范》第3.0.9条。

6.2.4 喷灌雾化指标应符合GBJ85-1985《喷灌工程技术规范》第3.0.10条。

6.3 规划计算

6.3.1 单喷头车喷灌条带宽度b(m)   b=2kR式中:R—单喷头射程(m);  

k—射程叠加系数,k值可从表2中选用。

表2   射程叠加系数


6.3.2 桁架式喷头车喷灌条带宽度b(m)  b=B+2kR式中:B—桁架宽度(m);

R—桁架末端喷头射程(m)。

6.3.3 单喷头喷洒扇形角β:为使喷头车工作在干燥地面上,应选择扇形喷洒。扇形角大小直接影响喷灌强度和喷灌均匀度,一般取β=2000~3000。

6.3.4 一次连续有效喷洒长度S(m)

S=L+0.5R式中:L—牵引软管长度(m)。    

6.3.5喷灌强度r(mm/h)可从产品参数查得,在没有产品参数时应通过实测确定。    

单喷头式的喷灌强度可近似用单喷头扇形定位喷洒时的计算公式计算:


式中:  0.9——喷头射程的折减系数。桁架式的喷灌强度需通过折射式喷头雨量分布叠加进行计算或按下式近似计算。



6.3.6 喷头车喷灌运行速度V(m/h)


6.3.7 设计日净喷时间:不宜少于16h。    

6.3.8 一次连续喷洒条带净喷灌工作时间t1(h)  t1=L/V

6.3.9 一次连续喷洒条带总工作时间tL(h) tL=t1+t2

式中:t2—移位准备时间(h)。

6.3.10 一次灌水深度h(mm)应略大于设计灌水定额,可用下式计算,


6.4   设计工作压力

6.4.1   系统设计工作压力水头H(m)


式中:Hm— —卷盘式喷灌机设计工作(入机)压力水头(m)

HW— —供水管路系统水头损失(不包括牵引软管的沿程损失和局部损失) (m);

Z— —喷头设计位置与水源工作水位的地面高程差(m);

水头损失Hw可按下式计算


式中:k——局部水头损失系数,k=1.05~1.1;

f— —摩阻系数;

L— —管长(m);

Q——管道流量(m3/h);

d— —管内径(mm);

m— —流量指数;

b— —管径指数。

各种管材的f、m及b值,可按表3确定



6.4.2   设计位置指系统正常工作时要求水泵提供最大的工作压力位置。

6.5   设备配套

6.5.1 水泵的扬程和流量应满足设计工作压力和设计流量的要求。

6.5.2 动力选择应优先选用电动机,在无供电系统的地区或电力严重不足的地区可使用其它动力。

6.5.3 供水管路系统应工作可靠、安装维修方便,满足系统设计工作压力和设计流量的要求。

6.5.4 牵引设备应满足卷盘式喷灌机转移地块和牵引喷头车的要求,牵引功率N(Kw)可按下式计算,分粘土路面和犁后土地计算,取大值。

                     



式中:k—动力配套系数,k=1.2~1.3。动力大时取小值,动力小时取大值;

V0—牵引速度,计算时一般粘土路面V0=10km/h;犁后土地V0=4km/h;

h—机械效率,h=0.75;

P—行走轮阻力(N),P=fMgcosa+Mgsina;

f—滚动阻力系数,粘土路面f=0.05;犁后土地f=0.16;

M—卷盘式喷灌机含水质量(kg);

g—重力加速度(m/s2);

a—地面与水平面的夹角。

7  运行与维护

7.1安装调试

7.1.1操作人员必须经过专业培训,掌握卷盘式喷灌机的工作原理、结构和

方法。

7.1.2   卷盘式喷灌机到达工作位置后,调整卷盘方向与喷灌条带一致,并进行锁定。

7.1.3放下喷头车,将其拉至条带另一端,速度不得超过4 km/h。当软管在太阳下暴晒且气温超过350时,应先接通供水系统,通水冷却后再 牵引。

7.1.4 工作前应检查各组成部分是否正常,连接是否可靠,如发现问题应及时排除。

7.1.5 调节喷头车轮距使其符合作业要求;检查喷咀,调整喷头喷洒扇形角使其符合设计要求;喷头车平衡块的设置应符合平衡要求;接通卷盘式喷灌机 的供水系统,准备供水。

7.2 启动运行

7.2.1 启动水泵,提供压力水。

7.2.2 当喷头车工作正常后,调节调速装置使喷头车运行速度符合设计要求。

7.3运输和转移

7.3.1 卷盘式喷灌机的牵引动力一般为拖拉机,拖拉机的牵引功率可按本规范

6.5.4条计算确定。

7.3.2 卷盘式喷灌机转移地块前喷头车应在升起位置。

7.3.3 收起支撑架,将卷盘回复到搬运位置,并分别用固定销锁定。

7.3.4 转移运输速度在公路上不得超过10 km/h,田间不得超过4 km/h。  

7.4 维护

7.4.1 卷盘式喷灌机应按产品维护保养要求定期对零部件进行保养,并保持设备清洁。

7.4.2 每次作业后应检查各部分连接是否正常,及时紧固松动的螺栓、螺母,及时给轮胎补气。

7.4.3 灌溉季节结束后,应对系统彻底检查、清洗,晾干后加润滑油保存。  

7.4.4 为避免牵引软管变形,严禁空管回卷。

7.4.5 进入冬季前和冬季使用后,应用空气压缩机将水从牵引软管中排出并排尽水涡轮和水泵中余水,以防冻坏。








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