农业水肥一体化灌溉装置首部系统的研制*

易文裕 熊昌国 邱云桥 王攀 余满江

四川省农业机械研究设计院，四川成都

0 前言

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，该技术能够根据作物对水分和肥料的实际需求进行定时定量供给，是现代农业节本增效的有效措施[1-3]之一。当前，水肥一体化灌溉的水源多来自湖泊、水渠、人工蓄水池等，水中含有较多杂质，在实际生产中管网堵塞现象时有发生；同时，目前的水肥一体化灌溉装置多缺乏精准控制系统，水肥的混合操作多靠经验完成，难以实现水肥的精量混合，不仅影响水肥一体化灌溉技术的作业质量，而且严重降低了水肥一体化灌溉作业的效率。

因此，研制一种带过滤功能且能实现水肥精量混合的水肥一体化灌溉首部系统，对提升水肥一体化灌溉质量和效率具有重要意义。

1 整机结构与工作原理

1.1 整机结构

农业水肥一体化灌溉装置首部系统整机结构如图1所示，主要包括吸水泵、石英砂过滤器、A303-4Z叠片式自动反冲系统、电磁阀、精量混肥系统、灌溉泵等组成。

1.2 工作原理

作业时，根据农作物施肥的农艺要求，向肥箱内加入定量的肥料，启动吸水泵；在吸水泵的作用下，水源地的水进入石英砂过滤器，进行一级过滤；随后经石英砂过滤器处理后的水进入叠片式自动反冲系统，完成二级过滤；根据预先设定的水肥混合比例，由流量计和电磁阀控制过滤后的水定量进入混肥箱中，同时，在落料管道电磁阀作用下，肥箱内的肥料落入混肥箱内，在搅拌器的作用下实现水肥均匀融合；最后，在灌溉泵的作用下，均匀融合的水肥进入灌溉管道。

2 关键零部件的设计

2.1 精量混肥系统的设计

精量混肥装置如图2所示，主要由箱体、落料管、电磁阀、肥箱、重量传感器、搅拌器、混肥箱等组成。肥箱通过重量传感器安装在箱体上，添加肥料时，落料管上的电磁阀处于关闭状态，通过重量传感器确定肥箱内肥料的重量，实现精量控制。当需要肥料进入混肥箱中时，打开电磁阀，在重力作用下肥料经过落料管进入混肥箱，启动搅拌器使水肥均匀融合。

2.2 控制系统的设计

水肥一体化灌溉装置的控制系统主要通过电磁阀的流量计实现。在叠片式反冲系统出水口与精量混肥系统的入水口之间安装有1号电磁阀和流量计，在落料管上安装有2号电磁阀。当流量计检测到进入精量混肥箱中的水达到设定值时，1号电磁阀和吸水泵同时自动关闭；当2号电磁阀开启时，搅拌器自动启动开始工作。

3 结论

本文设计了一种水肥一体化灌溉首部系统，该系统采用的多级过滤装置能够有效滤出水中的杂质，避免灌溉过程中对管网的堵塞，同时，采用称重传感器和流量计等实现对水量和肥量的精准控制，作业时可根据水肥灌溉的农艺要求实现对水肥融合比例的精准调节。

图 1 整机结构图

图 2 精量混肥系统结构图