[00131257]管上式防负压抗堵塞压力补偿灌水器的研制与开发

一、课题来源与背景 目前国内在滴头产品方面的研究现状和存在的问题主要有以下几个方面,主要以仿制和引进国外产品为主,虽然像迷宫式滴头在目前国内市场上最多,生产厂家比较多,产品推广范围广,但更高水平的产品还未出现;滴头产品种类与质量近年来得到了快速的发展．但与国外相比,还存在很大差距;高性能的压力补偿式滴头产品国内研究属于空白。近年来,世界各地通过大规模的田间试验发现,灌水器普遍存在负压吸泥、容易堵塞等严重问题,而且,造成堵塞的主要原因都大致相同,严重制约了压力补偿式灌水器技术的大规模推广和生产效益。 鉴于此,经大禹节水集团股份有限公司董事会研究决定,依托“规模化农业综合节水技术集成与示范”项目（项目编号：2015BAD24B00）,针对我国压力补偿式技术及其产业发展的实际需求,广泛借鉴国内外最新科技成果,立项实施了“管上式防负压抗堵塞紊流压力补偿灌水器研究与开发”课题。经过多年试验研究和大面积实践验证,集成创新,集中攻克了负压吸泥、堵塞严重、灌水不均匀、自适应能力差等关键技术难题,在灌水均匀性、灌水器抗堵塞性能提高,压力补偿紊流流道结构优化改进、提高地下滴灌系统整体稳定性和滴水均匀度发展方面取得了突破性的进展,使地下滴灌系统及产品运行效能得到了大幅度的提高,研制成功管上式防负压抗堵塞紊流压力补偿灌水器技术（产品）。 二、研究目的及意义 通过积极研制,填补国内空白技术以及产品,发展压力补偿式灌水器补偿原理、灌水器流道内流体流动机理的研究、灌水器的水力性能理论研究,目的是逐步减少对进口产品的依赖,为微灌长期健康发展增强后劲;加强研制,改善薄弱产品,尽快提升我国微灌产品的综合制造能力。扩大规模,发展优势产品,在保证质量前提下,努力形成规模化、均衡化生产,供应国内并积极出口。 本成果管上式防负压抗堵塞紊流压力补偿灌水器具有很好的压力补偿性,能够适应地势起伏较大的灌溉地区,在整个运行过程中都具有自冲洗功能,能够有效降低堵塞几率;防倒吸封水圈的设计能够有效避免负压吸泥堵塞情况的发生,为灌水器防负压吸泥堵塞设计方面提供了新方法、新思路。保证滴灌系统的正常运行,提高滴灌带的使用寿命。通过针对性的技术攻关,以求推动小管出流灌水技术的创新性革命,并为小管出流灌溉器材市场树立民族品牌奠定坚实的技术基础。 三、技术创新点 1)灌水器结构的设计。优选单隔虑窗结构,减小细长毛状杂质进入灌水器发生堵塞的概率,采用柱面环形锯齿宽流道设计,在确保设计流量的前提下,尽量放宽和加深流道来增大过流断面,优化锯齿形状,圆角化锯齿根部,缩短流道长度,提高流道消能效果及抗堵塞性能。 2)自清洗及防倒吸功能的设计。由于压力补偿灌水器特殊的结构,其补偿膜片与出水孔之间的过流断面需要根据水压进行自动调节,在进口压力较高时,此处过流断面较小,极易发生堵塞。高效的自清洗功能设计,在灌水器发生堵塞时,能够利用压差变化及膜片回弹力进行自我清洗,进一步降低了灌水器堵塞概率;另外,针对灌水器埋入地下或引出毛管没入泥水中时,因水头回落产生的负压吸泥堵塞问题提出了新的解决方案,巧妙地利用膜片良好的回弹力及密封性,创新地加入防倒吸封水圈设计,利用负压将膜片与防倒吸封水圈紧密压合,阻断水流回流通路,有效避免负压吸泥堵塞现象的发生。 3)弹性膜片的选型生产工艺优化。通过优化膜片工艺配方,提高硅胶膜片的抗老化及变形回复性能,通过试验,将膜片特性与灌水器上盖下壳完美匹配,实现了灌水器非常优越的压力补偿性能及非常宽的压力补偿区间,确保其能够适应复杂的地形环境。 四、应用前景及效益分析 本成果管上式防负压抗堵塞紊流压力补偿灌水器具有很好的压力补偿性,在运行开始和结束时有自冲洗功能,能减少堵塞;地形起伏较大的灌溉地区,当给水管道内产生负压的瞬间,膜片在自身回弹力和负压压力的作用下与防倒吸封水圈紧密贴合,阻断水流回路,能够有效避免负压吸泥现象的发生,保证滴灌系统的正常运行,提高滴灌带的使用寿命。