小议卷盘式喷灌机的工作方式与设计

小议卷盘式喷灌机的工作方式与设计

喷灌是一种先进的灌溉技术，它具有省水、省工、省地、增产和适应性强等优点，在我国水资源日益紧缺的形势下，推广喷灌是实现水利化，促进农业生产的重要措施之一，因此具有广阔的发展前景。喷灌系统的分类方法很多，如按喷洒特征分，有定喷式和行喷式。定喷式中又分管道式和机组式。行喷式又分中心支轴式、平移式和卷盘式，其中卷盘式喷灌机是灌溉机械中的佼佼者，它可提供经济可靠的服务，是灌溉大田作物的最优选择。

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在我国，农田灌溉用水量占总用水量的70％～80％，而大田作物(小麦、玉米、地瓜等)的用水量占农田灌溉用水的50％～60％，因此农业节水的重点应放在大田作物上。目前，大田作物的灌溉方式以管灌、渠灌为主，其中渠灌仍占有很大比重。管灌与渠灌相比，虽然在节水上迈出了重要一步，但仅是提高了渠系水利用率，而田间水利用率并无大的提高。固定式喷灌与管灌相比，虽然节水效果有很大提高，但由于与传统的耕作方式不协调，不能大面积推广。半固定式、移动式喷灌由于操作、管理不便，也很难大面积应用。为探讨大面积作物的最佳节水灌溉模式，肥城市自1996年以来，投资150多万元，引进具有国际先进水平的卷盘式喷灌机10余台，应用于大田作物，控制面积333公顷，取得了很好效果。

一、卷盘式喷灌机的特点

卷盘式喷灌机是指由软管供水，用卷盘绕软管，牵引1个远射程喷头，使喷头在喷灌过程中沿作业路线移动的喷灌机。

卷盘式喷灌机是一种已广泛使用的机型，采用的国家很多，如德国、奥地利、美国等，有的国家这种喷灌机喷灌的面积占喷灌总面积的比重很大，如联邦德国已达到20%。

1、卷盘式喷灌机的优点是：

(1)喷头车在喷洒过程中能自走、自停，管理简便，操作容易，省工（基本上一人可管理一台），劳动强度较低。

(2)结构紧凑，成本较低。材料消耗较少，田间工程量少。

(3)機动性好，供水可用压力干管，也可用抽水机组。

(4)适应性强，不受地块中障碍物限制。

2、缺点是：

①耗能大,大型机组一般工作压力要求600—700kpa，管道水头损失较大，运行费用较高。

②机行道较宽，一般要3—4m，占地较多。

③软管工作条件差，道路不光滑时，带水的管道很容易磨损。

④喷灌强度较大，受风影响大。

卷盘式喷灌机适应各种大小、形状和地形坡度起伏的地块；适应灌溉各种高杆和矮杆作物（如玉米、大豆、小麦、土豆、牧草等），以及某些果树及经济作物(如甘蔗、茶叶、香蕉等)。要求土质不要太粘重。

二、卷盘机的作业方式

卷盘机的作业方式随绞盘安装在底盘(机架)上的位置而不同，最常见的是喷灌机牵引方向与喷头车作业方向垂直。

作业具体方式如下：

（1）用拖拉机将喷灌机牵引到地边第一条喷灌带的给水栓处（一般给水栓布置在条带长方向的中间），将卷盘车调转90°，接上水源。

（2）用拖拉机将喷头车和半软管牵引到地头。

（3）打开给水栓供给压力水，开始喷灌，卷盘机利用水压力通过水力蜗轮缠绕半软管，使喷头车边喷洒边倒退（喷头约成300o以内的扇形喷洒），直退至卷盘车处即自动停车。

（4）将喷灌机转动180°，将喷头车及管道牵引至该条带的另一侧，重复上述步骤。

（5）该条带两侧全部喷完后，用拖拉机将喷灌机牵引到另一条带，继续以上顺序进行喷灌。

三、喷灌系统规划设计

卷盘式喷灌机的设计与半固定式喷灌基本一致，需要收集各种资料，如自然条件、土壤特性、水源特征、风向、风速等，它们之间的主要差别在地面之上，一个是多喷头同时喷洒，射程小，压力低；一个是单喷头(也有衍架式)喷洒，射程大，压力高。这就决定了卷盘式喷灌机设计的特别之处，下面详细介绍。

1、规划设计原则及内容

规划是设计的前提,它关系到整个喷灌溉系统工程的全局，必须充分重视，只有在合理的切实可行的规划基础上，才能做出技术上可行、经济上合理的设计。规划中必须全面了解和掌握灌区基本情况，并遵循以下原则：

（1）喷灌系统规划应纳入农业区划及水利规划，三者必须统一考虑。

（2）喷灌系统规划必须进行充分地经济论证，进行可行性分析。

（3）规划中注意节约能源，可自压喷灌的地方应尽量搞自压喷灌。

（4）尽量使喷灌设备综合利用，发挥其最大效益。

（5）实事求是，从实际出发。

设计主要包括以下内容：

（1）基本资料

包括自然条件：地理位置、地形、农业气象(气温、湿度、降水量、蒸发量、无霜期、地温、风力、风向等),水源(流量、水位、水质)，土壤(质地、田间持水量、容量、入渗速度、冻土层深度等)，作物（种类、种植面积等）。

社会经济条件：农村经济状况、管理体制、劳动力状况、能源、喷灌设备和建筑材料的供应与价格以及交通条件等。

（2）系统选型

根据当地具体条件，拟定多种方案，从技术和经济上论证所选系统型式的合理性。

（3）拟定作物灌溉制度及计算灌溉用水量，用水过程。

（4）水源分析及水源工程规划，根据设计标准列出水源流量、水位等特征值并分析水质。拟定水源工程规划及水质处理方案。

（5）系统平面布置，根据系统布置原则，确定管(渠)分级并布置、统计各级管(渠)道的长度。

（6）喷灌机选择，在满足喷灌强度，均匀度及雨滴打击强度要求的前提下，选定卷盘机的型号规格，性能参数。

（7）确定喷灌工作制度及轮灌方式。

（8）管材及管径选择，选择管材并根据各级管道流量进行水力计算，确定各级管道的经济管径。

（9）管道纵断面设计及系统结构。

确定各级固定管道在立面上的位置,并说明管道埋深、坡度、闸阀、节制阀、排气阀、泄水阀以及镇墩的位置。

（10）水泵及动力选配。

确定系统设计流量及扬程，选定水泵及配套动力规格型号及各项性能参数，校核水泵安装高程，确定泵站的结构形式。

2、工程设计及施工中应注意的几个问题

由于卷盘机所需的工作压力高，造成了供水管线长时间处于高压运行，如设计施工中不给予充分重视，极易造成工程事故。首先，在设计时，应选择技术成熟，产品质量过关的优质高压PVC管材及管件，特别是给水栓三通,应采用整体三法兰或单法兰双承三通，使用之前，必须进行打压检测。在施工中，下管之前，必须将沟底清平，检查管及管件是否损坏，无损坏则用绳索徐徐下入沟内。在管线弯头、分歧及末端，必须采取加固措施，如砼镇墩等，以防施压后移动。