[00112727]3WJD-25A静电喷雾机

一、项目来源与背景　　目前，我国农药生产技术处于国际先进水平，而植保机械和农药施用技术相对落后。长期以来，我国农药施用技术仍停留在传统的大容量和大雾滴喷雾技术水平上。喷洒的农药仅有少部分附着在植物冠表面上，绝大部分药液和药粉都流淌或散落到地面上。喷施农药的有效利用率只有20﹪～30﹪，而真正到达害虫体的药量不到施药量的l﹪。换言之，99﹪以上的农药不仅未发挥杀病虫作用，反而变成了环境污染源，由此带来了农药浪费、农产品中农药残留超标、环境污染、作物药害和操作者中毒等负面影响，造成了不应有的损失及其他不良后果。利用静电喷雾技术防治农作物病虫害是现代植保施药的一项新技术，它很好地解决了传统施药过程中存在的问题。近年来，农药静电喷雾技术及机具在美国已被广泛应用于大田、果园和温室作物的植保作业，而在我国尚未真正应用于农业生产，主要还处于试验阶段。因此，在我国尤其是新疆现代农业快速发展、机械喷雾技术相对落后与农业环境污染备受关注的今天，研究开发与推广应用农药静电喷雾技术及机具具有广阔的发展空间和良好的应用前景。　　基于我国仍将以发展小型喷雾机械为主的国情，结合当前施药机械存在的实际问题，研究开发一种集安全、高效、多功能于一体的静电喷雾器，旨在加快静电喷雾技术在农作物病虫害防治中的应用，推动施药器械技术升级，尽快解决国内施药技术和施药器械落后引发的诸如农药有效利用率低、农产品农药残留超标、环境污染、作物药害、操作者中毒等问题，以适应现代农业发展需要。可以预见，随着静电喷雾技术日趋成熟，凭其高效、安全、低成本、低残留、少污染的特点，也必将在我国农业生产中普及应用，从而替代传统的手动式喷雾器。　　二、技术原理及性能指标　　静电喷雾技术的原理是应用高压静电在喷头与喷雾目标之间建立一静电场，而农药液体流经喷头雾化后，通过不同的充电方法被充上电荷，形成群体带电雾滴雾滴云，然后在静电场力和其他外力的联合作用下，雾滴做定向运动而吸附在目标的各个部位，达到沉积效率高、雾滴飘移散失少和改善生态环境等良好的性能。当荷电雾滴群体到达网状接收装置后形成回路。电荷聚集在金属丝网上，当与地面构成回路时，即产生微电流，用精密微安表测出其电流，同时接收目标收集雾体至雾流采样筒，在一定的时间t内雾滴群体的平均荷质比为：q/M=It/ρLt=I/ρL，式中，q、M分别为收集液体的电荷和质量；I、L为t时间间隔内的稳定电流和液体流量。　　实验的方案的设计：电晕荷电存在着场致荷电和扩散荷电两类不同的带电机理。通过电晕放电形成离子，这些离子被电场加速与粒子（如雾滴）碰撞，从而使不带电的颗粒在进入外电场的空间后而被荷电的过程是场致荷电；通过电晕放电形成离子，由于热运动导致扩散时附着于粒子表面而使粒子荷电的过程是扩散荷电。一般情况下，粒子半径a＞1μm时场致荷电起主导作用，当a＜1μm时扩散荷电起主导作用。试验中雾滴的平均半径远大于1μm，所以是以场致荷电为主。场致荷电是通过电晕放电形成离子，这些离子被电场加速与粒子（如雾滴）碰撞，从而使之荷电的过程。Pauthenier根据场致荷电的机理，导出了场致荷电最大荷电量的公式：式中E0为电场强度；a为雾滴半径；ε为介电常数；ε0为真空介电常数。最初不带电的粒子，在进入存在有外电场的空间后，随着时间的增加而被荷电，最终达到（3－1）式所示的饱和带电量qmax。从（3－1）式中可以看出，荷电量的大小是与介电常数有关，且随介电常数的增加而增大的。电荷的储存与液体的电导率有关。即在电导率大的液体当中，产生的电荷立即发生驰豫，不会产生体电荷的积累。相反，若电导率小，则在液体内部就可以积累起电荷，存在有净电荷。　　表面张力是液体雾化时的主要阻力，表面张力的不同会影响到雾滴的大小，从而影响雾滴的带电量。根据以上的原因，试验选取喷液物理特性表征，即：表面张力(吊环法测定)，电导率(由奥立龙4Star型台式电导率仪测定)及介电常数(利用时域反射仪TDR100测定)。喷雾压力3bar，工作电压30kv，保持不变。试验环境温度为8.45～9.55℃，相对湿度为48.8～50.2﹪。在自来水中加入乙醇（分析纯）、硫酸钾（分析纯）、洗衣粉(雕牌阴离子型)分别用来调节喷液的介电常数、电导率和表面张力。配制出所需的一系列溶液，进行喷雾作业。　　静电喷雾器技术指标：　　整机重量：≤12Kg；　　喷口：扇形雾；　　工作压力：1.0～2.5MPa；　　静电电压：8Kv；　　雾滴直径：≤50μm；　　静电电源电压：6V(干电池4X1.5)；　　工作电流：0.25～0.28mA；　　带电方式：感应带电；　　荷质比：1.4。　　三、技术的创造性与先进性　　通过与国内外公司同类产品的技术指标、结构形式的对比，卫士在国内雾滴带电方式上首次采用感应式带电，该方式通过中国农业大学测试对比，荷质比高于其他带电方式，且静电电压较低的情况下就能达到比较好的静电吸附效果；比接触式带电形式要求的高电压相比较更安全；本产品荷电能够降低液体表面张力及雾化阻力，雾滴在静电场作用下会破碎成更小的雾滴，雾滴的直径分布更趋均匀。静电场产生的力为表面力，它与重力不同，适用于静电场的雾滴直径以10～40微米为宜。静电喷雾形成的雾滴带有相同的电荷，在空间运动中相互排斥，不发生凝聚，所以对喷雾目标覆盖均匀；而且对于相同尺寸的雾滴，带电雾滴与叶面有较大的接触面积，作物更容易吸收。带电雾滴的感应作用使作物的外部产生异性电荷。在电场力的作用下，雾滴可快速吸附到作物上，穿透力强，且粘附牢固，可显著提高药液在植株叶片正反面和隐蔽部位的沉积量，减少细小雾滴的飘移和地面无效沉积，从而显著提高农药的利用率、降低施药成本和减少环境污染。静电增加了雾化流场的控制参数，即在流量、压力和喷嘴直径等参数一定的情况下，通过改变电场参数能对雾化流场(例如雾滴大小、雾化角、射程和雾滴运行轨迹等)起到一定的调控作用。喷施的农药持效期较长，药效比普通喷雾延长10～15d。由于静电喷雾施药率高，带电雾滴在作物上吸附能力强，全面均匀，所以农药在作物上的持效期较长。　　在静电喷雾器的研发过程中，主要解决的问题：　　1、静电喷雾的带电方式与带电效果　　通过对比试验结合产品的使用，最终确定了电极板前置喷头之前的感应带电的方式，带电效果好，安全可靠。　　2、高压电源不稳定，功耗大，对人体产生痛触刺激　　通过对电源器件的分析，增加了相应的电子器件，大大降低了工作电流，减少了损耗，较少了尖端放电对生物的伤害。　　3、高压电源的防护，增加了静电的消耗　　通过实验改进高压电源导线的绝缘性能，对产品外观的改进，将导线进行了二次防护措施。　　四、技术成熟度，使用范围和安全性　　本项目产品开发流程本着重视流程的完整性、重视质量、重视关键环节。对静电发生器的实验，逐一对零部件的各种性能进行测试，对最高静电电压、工作过程中的功率、电流，对整机过程中的雾滴的带电效果测试，对机器关键件分级测试，保留了改进的一手技术资料。建立了市场评价体系，与客户建立了用户实验机制，让客户提出宝贵意见，为产品改进和技术分析提供了支持。在新产品的开发条中，通用化、模块化、标准化、流程化的方式开展新产品研发。从外部选择可靠的合作供应商，使之成为自己的一部分，利用协作厂的相关设备和技术支持，对关键部件的加工方法、制作流程进行规范，形成稳定、可靠的批量生产。广泛使用于通用工业器具、医药器具、化工器具、农业（草坪及花园）、旅游车辆、专用车辆、船舶、饮料、车辆清洗、地毯清洗、房基清洗、水净化及水治理器具。　　多年来，公司始终坚持“以质量求生存，以技改求活力，以科技求振兴，以品种求发展”的战略思想。生产过程中，对产品零部件进行重要等级区分，根据产品质量要求，根据外协厂的加工能力，考察质量控制水平，确定产品自制、外协、外购分别实现产品批量生产。投入加工工装、检测设备对关键尺寸进行控制，降低了批量生产的加工成本，保证产品的稳定性和一致性。在内部，成立了专业化的流水线，对操作人员、检测人员进行产品培训，工艺流程的梳理，提升组装能力。根据开发过程中，该静电喷雾器的优越性，从原理到产品化的实现，即使申报了实用新型专利技术，在产品竞争中保证了技术优势，在实验中总结和实际市场的验证，为销售群提供了一款可靠、稳定的产品。　　产品各零部件通过企业现有设备和试验手段进行检测和分类使用；小批和中试过程中，主要通过公司内部的技术中心对试验环节进行检测和控制；中试产品送中国农业大学进行检测，并移交客户进行产品使用。依次来保证产品的性能指标达到设计要求，又能满足客户的需求。　　五、应用情况及存在的问题　　静电喷雾能够大大提高农药的利用效率，降低施药成本，有效地减少环境污染。因此，静电喷雾技术及其产业化在发达国家越来越受到重视，特别是20世纪90年代以来发展很快。现在在美国、加拿大、英国等国，农业上使用静电喷雾器械已较为普遍，温室及大田中应用尤其广泛，在不久的将来，大有取代常规喷药器械的趋势，必将在农业、林业甚至卫生防疫等方面得到普遍应用。　　在我国，由于农药安全和环境问题的凸现，近年来静电喷雾技术也日益受到重视，一些专家和单位正在从事有关方面的实验研究。目前，仅有一些草原进行了模拟试验。试验分别模拟植株高为80cm、1O0cm的禾本植物，可以看到除顶部外，叶片背面的雾滴覆盖密度与同高度的正面差异不大，个别高度区域甚至略超于正面，而80cm高植株在其10cm高以上，100cm高植株在其20cm高以上区域，不管叶片正面与反面，其雾滴覆盖密度均在100点以上，已达到病虫防治的要求。另外，地面雾滴已大为减少，这对减少对大地的污染十分有利，更不会造成对水源的污染。灭蝗、林业防治病虫害等方面的试验性应用。　　可以预见，随着静电喷雾技术的日益成熟，其应用也必将在我国农、林、牧业等方面广为普及。　　主要存在以下几方面问题　　1）对小型静电喷雾器械系列化，推广使用，有利于田间的普及推广，可以有针对性地研究静电喷雾技术用于价格较高的广谱性农药和缓释性农药。　　2）研制耐高压（绝缘材料，用于静电雾化喷头，提高其安全性和使用寿命。　　3）应用LDV技术等，研究静电雾化、充电理论，建立精确的数学模型。　　4）应用计算机模拟技术，改进电场和流场的模拟方法，提高模拟度。　　六、历年来获奖情况　　2011年11月3日该项目通过省级成果鉴定，项目综合性能达到国际先进水平。