農業水肥一體化灌溉裝置首部系統的研制*

易文裕 熊昌國 邱云橋 王攀 余滿江

四川省農業機械研究設計院，四川成都

0 前言

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術，該技術能夠根據作物對水分和肥料的實際需求進行定時定量供給，是現代農業節本增效的有效措施[1-3]之一。當前，水肥一體化灌溉的水源多來自湖泊、水渠、人工蓄水池等，水中含有較多雜質，在實際生產中管網堵塞現象時有發生；同時，目前的水肥一體化灌溉裝置多缺乏精準控制系統，水肥的混合操作多靠經驗完成，難以實現水肥的精量混合，不僅影響水肥一體化灌溉技術的作業質量，而且嚴重降低了水肥一體化灌溉作業的效率。

因此，研制一種帶過濾功能且能實現水肥精量混合的水肥一體化灌溉首部系統，對提升水肥一體化灌溉質量和效率具有重要意義。

1 整機結構與工作原理

1.1 整機結構

農業水肥一體化灌溉裝置首部系統整機結構如圖1所示，主要包括吸水泵、石英砂過濾器、A303-4Z疊片式自動反沖系統、電磁閥、精量混肥系統、灌溉泵等組成。

1.2 工作原理

作業時，根據農作物施肥的農藝要求，向肥箱內加入定量的肥料，啟動吸水泵；在吸水泵的作用下，水源地的水進入石英砂過濾器，進行一級過濾；隨后經石英砂過濾器處理后的水進入疊片式自動反沖系統，完成二級過濾；根據預先設定的水肥混合比例，由流量計和電磁閥控制過濾后的水定量進入混肥箱中，同時，在落料管道電磁閥作用下，肥箱內的肥料落入混肥箱內，在攪拌器的作用下實現水肥均勻融合；最后，在灌溉泵的作用下，均勻融合的水肥進入灌溉管道。

2 關鍵零部件的設計

2.1 精量混肥系統的設計

精量混肥裝置如圖2所示，主要由箱體、落料管、電磁閥、肥箱、重量傳感器、攪拌器、混肥箱等組成。肥箱通過重量傳感器安裝在箱體上，添加肥料時，落料管上的電磁閥處于關閉狀態，通過重量傳感器確定肥箱內肥料的重量，實現精量控制。當需要肥料進入混肥箱中時，打開電磁閥，在重力作用下肥料經過落料管進入混肥箱，啟動攪拌器使水肥均勻融合。

2.2 控制系統的設計

水肥一體化灌溉裝置的控制系統主要通過電磁閥的流量計實現。在疊片式反沖系統出水口與精量混肥系統的入水口之間安裝有1號電磁閥和流量計，在落料管上安裝有2號電磁閥。當流量計檢測到進入精量混肥箱中的水達到設定值時，1號電磁閥和吸水泵同時自動關閉；當2號電磁閥開啟時，攪拌器自動啟動開始工作。

3 結論

本文設計了一種水肥一體化灌溉首部系統，該系統采用的多級過濾裝置能夠有效濾出水中的雜質，避免灌溉過程中對管網的堵塞，同時，采用稱重傳感器和流量計等實現對水量和肥量的精準控制，作業時可根據水肥灌溉的農藝要求實現對水肥融合比例的精準調節。

圖 1 整機結構圖

圖 2 精量混肥系統結構圖