智能型自控?zé)熿F機多用途研制開發(fā)

胡國棟

(鄭州毆麗電子(集團)股份有限公司,河南鄭州 450006)

智能型自控?zé)熿F機多用途研制開發(fā)

胡國棟

(鄭州毆麗電子(集團)股份有限公司,河南鄭州 450006)

隨著科技的發(fā)展,機械機器逐漸走上智能化道路。傳統(tǒng)的煙霧機揚程、價格高、且機器笨重,而智能化后的自控型常溫?zé)熿F機則克服了這些缺陷。本文將從機具結(jié)構(gòu)、噴嘴結(jié)構(gòu)、霧化機理以及自動化控制系統(tǒng)等方面對自控型常溫?zé)熿F機進行介紹。

自動控制系統(tǒng) 常溫?zé)熿F機 霧化

傳統(tǒng)的煙霧機消耗的功率較大、使用成本較高,且其機具的利用率較低,而傳統(tǒng)煙霧機的這些缺點都是與我國國情不符的。我國研制出的第三代常溫?zé)熿F機,則是以我國溫室生產(chǎn)、大棚生產(chǎn)等生產(chǎn)實際為以及研制的,可以進行自控施藥,對我國施藥農(nóng)用機械的發(fā)展具有重要推動作用。

1 機具結(jié)構(gòu)

自控型常溫?zé)熿F機,是一種新型的農(nóng)業(yè)化學(xué)藥物施藥機器,可以快速、高效的噴灑藥物防治病蟲害。其原理是通過使用風(fēng)機或壓縮機制造高速氣流,在噴嘴出通過樁基噴出的藥液,將其破碎成微小的藥液粒子,噴出后呈煙霧狀并附著在農(nóng)作物或果樹的表面,從而達到防蟲治害的目的[1]。常溫?zé)熿F機具有熱煙霧機不具備的優(yōu)勢,可以將藥液霧化,而其中的藥劑成分免于分解。當藥劑是可濕性粉劑、油劑、乳劑、水劑時都可以使用,且不用添加增強其擴散能力的調(diào)劑,具有較高的機具效率、且環(huán)保節(jié)能、安全可靠。

BT2000-III型自動轉(zhuǎn)向微機自控施藥常溫?zé)熿F機是智能型自控?zé)熿F機的一種,是由輔助風(fēng)機、藥箱自攪拌系統(tǒng)、霧化系統(tǒng)、自動轉(zhuǎn)向裝置、手推車裝置、電氣控制系統(tǒng)和風(fēng)機噴筒共同構(gòu)成的。其霧化系統(tǒng)的噴頭體是有噴嘴與吸氣機集成的;其主噴霧機是由噴筒、噴頭體、軸流風(fēng)機集成的;通過其自身所帶的旋轉(zhuǎn)限位系統(tǒng)檢測,其主噴霧機可進行反向噴霧,借助風(fēng)機可大大增加揚程。BT2000-III型自動轉(zhuǎn)向微機自控施藥常溫?zé)熿F機的藥箱中具有的攪拌系統(tǒng)是自動運行的,可確保藥液攪拌的均勻,且能夠在噴灑藥液的同時進行藥液攪拌。完整的BT2000-III型自動轉(zhuǎn)向微機自控施藥常溫?zé)熿F機系統(tǒng)是自帶手推車的,方便對機器進行移動,大大降低了操作人員的工作強度;其操作過程可由單片機電氣控制系統(tǒng)進行全程操作控制,提高了生產(chǎn)效率[2]。

2 噴嘴結(jié)構(gòu)及霧化機理

2.1 噴嘴結(jié)構(gòu)

自控型常溫?zé)熿F機的噴嘴主要有：噴口、矩形片、噴殼、墊片、噴管等構(gòu)成,如圖2-1所示。

圖中數(shù)字所指代的結(jié)構(gòu)分別為：1．進液膠管;2．噴管;3．墊片;4．噴殼;5．矩形片;6．噴口。

氣體經(jīng)吸氣機吸入后,在噴頭的渦流室中形成高速旋轉(zhuǎn)氣流,之后在噴管出口處與經(jīng)噴管一次霧化后的藥液進行充分的高速混合,為形成所需霧滴而進行復(fù)雜的氣液二相流霧化。

圖2-1 噴嘴機構(gòu)示意圖

2.2 霧化機理

藥液的一次霧化是在噴管內(nèi)完成的,以針形噴嘴為例,高速氣流在噴頭體渦流腔內(nèi)形成,并使噴管口局部處于真空狀態(tài),從而將藥水通過壓強作用從藥箱吸入,途徑針形噴嘴射流,破碎液滴,從而實現(xiàn)一次霧化。

二次霧化是在噴管出口處經(jīng)過與氣流的高速融合而實現(xiàn)的。而是否繼續(xù)進行霧化,可以通過韋伯數(shù)We進行判斷[3],判斷公式為：

其中：va：氣流流速;aρ：空氣密度;Δvi：空氣與液體的相對速度;vf：液流流速;Di：霧化前液滴直徑;σf：液體的表面張力系數(shù)。

昂色格數(shù)公式中：fρ：液體的密度;σf：液體的表面張力系數(shù);Di：霧化前液滴直徑;μf：液體的運動粘度。

當We值比某一臨界韋伯數(shù)Wec大時,則需要在噴管出口處繼續(xù)霧化,在這時應(yīng)增加We,主要可以通過增加氣體液體的相對比率Δvi,提高初始霧化霧滴直徑Di。

液滴在一次破碎霧化后,脫離氣體液體交界面時的速率與液核速率是相同的,也就是說起速率為vf。在噴管中,路過流量節(jié)流閥的流量是不變的,這是速率vf與流量Q的關(guān)系為：

由此可知We值隨著噴管中流量的增加而越來越接近臨界韋伯數(shù)Wec,而二相流霧化效果也越來越差。

通過修改氣體液體在單位體積內(nèi)的比率,可以對霧滴直徑與二相流霧化效果產(chǎn)生影響,霧滴直徑將隨著氣體液體比率的增加而減小。若其流量為每分鐘26．7毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為11．3微米;當其分布率為 Dv（9,0 ）時,其霧滴直徑為18．9微米。若其流量為每分鐘73．3毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為15．9微米;當其分布率為 Dv（9,0 ）時,其霧滴直徑為29．6微米。若其流量為每分鐘33．3毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為12．3微米;當其分布率為 Dv（9,0 ）時,其霧滴直徑為20．3微米。若其流量為每分鐘86．7毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為18．0微米;當其分布率為 Dv（9,0 ）時,其霧滴直徑為31．4微米。若其流量為每分鐘40．0毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為12．5微米;當其分布率為 Dv（9,0 ）時,其霧滴直徑為22．6微米。若其流量為每分鐘80．0毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為16．9微米;當其分布率為 Dv（9,0）時,其霧滴直徑為30．2微米。若其流量為每分鐘53．3毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為14．0微米;當其分布率為 Dv（9,0）時,其霧滴直徑為26．0微米。若其流量為每分鐘100．0毫升,當其分布率為 Dv（5,0 ）時,其霧滴直徑為20．2微米;當其分布率為Dv（9,0）時,其霧滴直徑為36．4微米。若其流量為每分鐘120．0毫升,當其分布率為 Dv（5,0）時,其霧滴直徑為23．6微米;當其分布率為Dv（9,0）時,其霧滴直徑為37．9微米[4]。

3 控制系統(tǒng)

常溫?zé)熿F機,依據(jù)其噴霧控制方式的不同而分為自動控制式煙霧機與人工控制式煙霧機兩種。在人工控制式煙霧機的應(yīng)用中,操作人員是在室外對機械進行控制的,空氣壓縮裝置也安裝在室外,而藥液瓶與噴頭架則被安裝在室內(nèi)。人工控制式煙霧機的代表機型是3YC-50型常溫?zé)熿F機[5]。而自動控制式常溫?zé)熿F機的主要代表則是自控施藥常溫?zé)熿F機,采用這種煙霧機進行噴藥時,需將整個機具放于室內(nèi),將配好的藥水置于藥箱中即可,通過單片機控制系統(tǒng)可以對機具藥箱中藥液的攪拌、煙霧機的運轉(zhuǎn)以及噴藥過程進行控制。與人工控制式常溫?zé)熿F機相比,自動控制式常溫?zé)熿F機的操作更為方便、簡潔,除了降低了操作工人的勞動強度,提升了施藥效率,還由于其在施藥過程中不需要操作人員在室內(nèi),而避免了操作人員受到農(nóng)藥的危害。

4 BT2000-III型自動轉(zhuǎn)向微機自控施藥常溫?zé)熿F機

BT2000-III型自動轉(zhuǎn)向微機自控施藥常溫?zé)熿F機是自控式常溫?zé)熿F機的一種,它的特點有：

第一、噴霧時有效揚程較大,這一型號的機具采用的是流體力學(xué)、空氣動力學(xué)等原理,將噴嘴、吸氣機、噴頭體、風(fēng)機、電機等進行了一體化處理,整個機器是放置于手推車上來進行移動的。該機器具有很高的集成度和緊湊的結(jié)構(gòu)。煙霧機上的主噴霧劑可以旋轉(zhuǎn)一百八十度進行噴霧,在噴霧時借助風(fēng)機可將有效揚程增加至2-4倍。

第二、具有較高的機具利用率和較好的霧化效果,可以在噴頭內(nèi)與噴管中多次進行霧化,成功破碎藥液,將其破碎為超微粒子。在常溫狀態(tài)下,可將藥液破碎為霧狀,使得藥劑成分的損失達到最小化,充分提高藥劑的殺蟲效果與防治蟲害的效果。

第三、具有較高程度的自動化水平,操作人員可通過對單片機控制系統(tǒng)的操作完成噴藥任務(wù),且在作業(yè)時,工作人員不需要進入操作棚內(nèi),避免了藥液對人體的損害,是勞動強度、所需人力等大大降低,增強了施工效率。

第四、成本較低,可以廣泛應(yīng)用于禽畜舍的衛(wèi)生消毒、農(nóng)田、果園噴施液體肥等,具有環(huán)保、節(jié)能、高效、便捷等優(yōu)點。這種自動轉(zhuǎn)向微機自控施藥常溫?zé)熿F機也可用于工業(yè)增濕、降溫處理中,用于游樂場、健身房、賓館、學(xué)校、醫(yī)院等地的防疫消毒,應(yīng)用廣泛。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)是我國的根本產(chǎn)業(yè),農(nóng)藥噴灑機械的智能化水平極大影響到我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。本文通過對新型自控施藥常溫?zé)熿F機的機具結(jié)構(gòu)、霧化原理及控制系統(tǒng)的介紹為大家呈現(xiàn)出來自控施藥常溫?zé)熿F機的優(yōu)勢。在農(nóng)業(yè)及園林未來的發(fā)展中,這種自控施藥常溫?zé)熿F機將發(fā)揮其強大作用。

[1]王文濤,路可,林森,周紅萍.SYT智能型分斷自控有載調(diào)容變壓器的設(shè)計[J].科技風(fēng),2010,11(25):41-42.

[2]文靈.會展中心智能化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計研究[D].遼寧:大連理工大學(xué),2013.

[3]王林.空調(diào)自控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].山東:山東大學(xué),2010.

[4]史春建,邱白晶,吳春篤.基于機器視覺的常溫?zé)熿F機噴霧角測量系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2010,1(25):81-82.

[5]錢筱琳,關(guān)惠元,郁舒蘭.基于用戶體驗的車載煙霧機造型設(shè)計研究[J].包裝工程,2013,4(20):49-50.