第七章农田灌溉机械

第七章农田灌溉机械 第一节概述第二节喷灌机械第三节微灌设备

第一节　概　述 • 农田灌溉机械包括农田排灌机械和农田灌溉机械。 • 农田灌溉机械主要有喷灌和微灌两种类型。

第二节喷灌机械 • 一、喷灌系统的组成和分类 • 二、农用水泵 • 三、喷头的种类和性能指标 • 四、喷头的工作原理

一、喷灌系统的组成和分类 • 1．喷灌系统的组成 • （1）水源工程 • （2）水泵及配套动力机 • （3）管道系统 • （4）喷头 • （5）田间工程

2．喷灌系统的分类 • 按运行方式可分定喷式、行喷式 • 根据喷灌系统各组成部分可移动的程度，分成固定式、移动式和半固定式三种。

二、农用水泵 • （一）农用水泵的类型 • （二）水泵的一般构造 • （三）农用水泵的构造和特点 • （四）农用水泵的工作原理 • （五）水泵的工作性能 • （六）水泵的选型

（一）农用水泵的类型 • 离心泵 • 井泵（长轴井泵、深井潜水电泵） • 微型泵 • 直空泵

（二）水泵的一般构造 • 1．叶轮 • 2．泵壳 • 3．填料函密封装置混流泵叶轮填料函示意图 1.填料盒 2.填料座 3.填料 4.水封管 5.水封环 6.压盖离心泵叶轮ａ.封闭式ｂ.半封闭式ｃ.敞开式蜗壳形泵壳 1.蜗道 2.叶轮 3.出水口轴流泵叶轮

（三）农用水泵的构造和特点 • 1．离心泵 • 2．轴流泵 • 3．混流泵 • 4．水轮泵 • 5．井用泵 • 5．潜水泵

1．离心泵 • （1）单级单吸悬臂式离心泵（BA型泵） • （2）单级双吸式离心泵（Sh型泵）

（1）单级单吸悬臂式离心泵（BA型泵） • 由泵壳、泵盖、叶轮、泵轴、轴承、托架、减漏环及填料函等部件组成（见图）。其特点是扬程较高，流量较小，结构简单，使用方便，水泵出水口方向可以根据需要作左右、上下的调整。这种水泵的体积小、重量轻，固定安装及流动使用均甚方便。也可作为喷灌的工作泵。 BA型离心泵的构造泵盖 2.真空表螺孔 3.减漏环 4.叶轮 5.冲水放气螺孔 6.泵壳 7.水封管 8.水封环 9.填料10.泵轴 11.轴承 12.托架 13.联轴器 14.防水螺塞 15.压力表螺孔

（2）单级双吸式离心泵（Sh型泵） ZLB型轴流泵进水喇叭 2.叶轮 3.导水叶 4.泵轴 5.出水弯管 6.橡胶轴承 7.注润滑水管 8.填料盒 9.填料 10.填料压盖 11.联轴器

3．混流泵 • 是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵型。具有离心泵较高扬程和轴流泵较大流量的特点，适合于平原河网地区和丘陵灌区使用。

4．水轮泵是利用自然水进行抽水的农田灌溉机械。由作为动力用的水轮机和离心泵组成。4．水轮泵是利用自然水进行抽水的农田灌溉机械。由作为动力用的水轮机和离心泵组成。 • 5．井用泵它从井下抽水灌溉。 • 6．潜水泵它由水泵、电动机、进水部分和密封装置等四部分连成整体。

（四）农用水泵的工作原理 • 1．离心泵的工作原理 • 2．轴流泵的工作原理 • 3．混流泵的工作原理

1．离心泵的工作原理 • 离心泵是借离心力的作用来抽水的。图7－14所示为单级离心泵。当其叶轮高速旋转时，流道中的水在离心力的作用下，从叶轮中部以高速被甩离叶轮，射向四周。水流经过断面逐渐扩大的泵壳流道，流速逐渐变慢而水压增加，压向出水管。此时叶轮的中心部分形成真空，而水源水面在大气压力的作用下，通过进水管进入泵内，称为吸水。如果叶轮连续转动，水就源源不断地由低处抽送到高处。单级离心泵 1.进水管 2.叶片 3.叶轮 4.泵壳 5.出水管

2．轴流泵的工作原理 • 轴流泵是利用叶轮旋转所产生的推升力来抽水的。它的叶轮浸没在水里。当叶轮旋转时，叶片对水产生升力作用，把水往上推送。但同时还使水产生旋转运动，须用导水叶来消除，使泵内水流沿着泵轴方向流动。轴流泵 1．进水喇叭 2. 出水弯管 3. 联轴器 4. 导水叶 5. 叶轮

3．混流泵的工作原理 • 混流泵的构造介于离心泵和轴流泵之间。因此叶轮在水中旋转时，既使水流产生离心力，又对水流有升力。混流泵的工作原理就是靠这两种力的作用而抽水的。

（五）水泵的工作性能 • 1．水泵性能的主要参数 • 2．水泵性能曲线

1．水泵性能的主要参数 • （1）流量 • （2）扬程 • 吸水扬程由水源水面至水泵轴线基准面的垂直高度Hd.x • 压水扬程由水泵轴线至出水池水面的垂直高度Hd.y • 实际扬程Hd （或称为地形高度） • Hd=Hd.x+Hd.y • （3）功率 a．有效功率Nx（又叫水功率）b．轴功率Nz（又叫水泵的输入功率）c．配套功率Np • （4）水泵效率η • （5）水泵转速 • （6）允许吸上真空高度（或汽蚀余量） • （7）比转数

2．水泵性能曲线 • （1）离心泵性能曲线 • （2）轴流泵性能曲线 • （3）混流泵性能曲线

（1）离心泵和轴流泵性能曲线 • a．流量－扬程曲线（Q－H） • b．流量－功率曲线（Q－N） • c．流量－效率曲线（Q－η） • d．流量－允许吸上真空高度曲线（Q－Hs）离心泵性能曲线轴流泵性能

（3）混流泵性能曲线 • 混流泵的性能曲线形状介于离心泵和轴流泵之间，比转数ns低的混流泵，曲线接近于离心泵；比转数ns高的混流泵，曲线形状接近于轴流泵。

3．水泵工作点的确定 • （1）管路阻力曲线 • 损失扬程与流量的平方成正比，管路阻力曲线Q－Hxu为一通过原点O的抛物线 • （2）确定水泵工作点 • 图中两曲线相交点A，即为水泵机组的工作点。A点表明：图水泵机组工作点a．水泵供给的扬程应等于管路需要的扬程Hxub．水泵供给的流量QA应等于消耗在管路上扬程为Hxu时所能通过的流量Qxu。图水泵机组工作点

5．水泵性能调节 • （1）变速调节 • （2）变径调节 • （3）变角调节 • （4）水泵的串联和并联工作

（六）水泵的选型 • 选用水泵的原则为：满足农业生产所提出流量和扬程的要求 1．流量设计（1）灌溉设计流量（2）排水设计流量Qp.s 2．排水设计扬程的确定（1）灌溉设计扬程（2）排水设计扬程 3．水泵型号的确定　　　根据设计流量和设计扬程，就可以在《水泵样本》中的“水泵综合性能型谱图”或“水泵规格性能表”等技术资料中初步选择所需的水泵型号

三、喷头的种类和性能指标 • （一）喷头的种类 • （二）喷头的性能指标

（一）喷头的种类 • （1）旋转式喷头 • （2）固定式喷头 • 　　　　　　　折射式 • 　　　　　　　缝隙式 • 　　　　　　　漫射式 • （3）喷洒孔管

（二）喷头的性能指标 • 1．压力 • 2．流量 • 3．射程 • 4．喷灌强度 • 5．水滴的打击强度 • 6．喷洒水量分布特性

四、喷头的工作原理 • （一）摇臂式喷头 • 1．摇臂式喷头的结构与工作原理 • （1）摇臂式喷头的结构 • （2）摇臂式喷头的工作原理

（1）摇臂式喷头的结构 • a．旋转密封机构 • b．流道 • c．驱动机构 • d．扇形换向机构 • e．连接件

（2）摇臂式喷头的工作原理 • 相互传递和转化的运动过程，它可以分为以下五个阶段 • a．启动阶段 • b．外摆阶段 • c．弹回阶段 • d．入水阶段 • e．撞击阶段垂直摇臂式喷头结构图 1.空心轴套 2.换向架 3.喷体 4.喷管 5.反向摇臂 6.摇臂 7.喷嘴 8.配重铁 9. 压力表 10.挡块

2．垂直摇臂式喷头 • （1）结构 • （2）工作原理

垂直摇臂式喷头结构 • 分为流道（包括空心轴、喷体、喷管、稳流器、喷嘴等零件）、旋转密封机构（包括轴承座、轴承、密封圈等零件）、驱动机构（包括摇臂、反向摇臂、摇臂轴等零件）、换向机构（包括挡块、滚轮、换向架、拉杆、弹簧等零件）和限速机构（包括摩擦垫、压插、压簧等零件）五个部分

垂直摇臂式喷头工作原理 • 高速射流从喷孔（多数为环形）射出，冲击导流器（摇臂）摇臂获得能量。冲击力分成向下、向左的两个分力，在向下分力的作用下，摇臂克服平衡锤的重量和摇臂轴的轴承摩擦阻力向下运动；在向左分力的作用下，克服旋转密封机构的摩擦阻力和限速机构的制动摩擦阻力，使喷头向右旋转一个小角度。摇臂向下运动时，其平衡重块升高，得到重力势能，然后在其与摇臂轴平衡重块（有的喷头没有）重力矩的联合作用下，摇臂返回，重力势能转变为转动动能，再次切入射流。同时，在摇臂轴处的摇臂橡胶块与该处的配重橡胶块碰撞，使摇臂转速为零。重复以上过程，在间歇性驱动力矩作用下，喷头不断做间歇性正转（向右转动）。当换向架（轭架、滚轮、啮合限位器合称为换向架）上的滚轴和啮合限位器相接触时，轭架通过反转传动杆，拉动反转臂，使其切水板切入射流得到能量，产生向左的反作用驱动力矩，使喷头迅速向左旋转，直至轭架滚轮接触脱开限位器，传动杆推动反转臂的切水板离开水舌，喷头重新又开始正转。

3．固定式喷头 • （1）折射式喷头的结构及工作原理 • （2）缝隙式喷头的结构及工作原理 • （3）离心式喷头的结构及工作原理

（1）折射式喷头的结构及工作原理 • 当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面。　　　　　　　　折射式喷头结构图　　　内支架式; (b) 外支架式; (c) 整体式 1—折射锥； 2—喷嘴； 3—支架； 4—管接头

（2）缝隙式喷头的结构及工作原理 • 其有压水流经过固定不动的缝隙喷嘴喷出，形成一个扇形的薄水层，然后在空气阻力的作用下逐渐裂散成水滴，降落到地面两种缝隙式喷头结构图 1—缝隙； 2—喷头； 3—管接头

（3）离心式喷头的结构及工作原理 • 离心式喷头的工作原理是喷头开始工作时，经过竖管的有压水流沿切线方向或沿螺旋孔道进入喷体，使水流绕垂直的锥形轴或壁面产生涡流运动，这样水从喷孔中呈中空的环状锥形薄水层，并同时具有沿径向外的离心速度和沿切向旋转的圆周速度向外喷出，甩出的薄水层水流在空气阻力作用下，被裂散成细小的水滴而降落在喷头四周的地面上。

五、喷灌机的工作原理和主要性能参数 • （一）定喷式喷灌机 • （二）行喷式喷灌机

（一）定喷式喷灌机 • 1．手推（抬）式喷灌机 • 2．拖拉机悬挂式喷灌机 • 3．滚移式喷灌机

1．手推（抬）式喷灌机 • （1）结构特点 • （2）使用特点 • （3）主要性能指标手推管引式喷灌机（柴油机配套） 1．喷头 2。出水管 3。水泵 4。进水管 5。底阀 6。柴油机

2．拖拉机悬挂式喷灌机 • （1）结构特点 • （2）主要性能技术　　　图　手扶拖拉机配套的悬挂式喷灌机 1-水源；2-吸水管；3-水泵；4-手扶拖拉机；5-皮带传动系统；6-输水管；7-竖管及支架；8-喷头

3．滚移式喷灌机 • （1）滚移式喷灌机的特点及组成 • （2）滚移式喷灌机的主要技术性能　　　　　　　　图　滚移式喷灌机 1-水源；2-抽水机组；3-输水干管；4-给水栓；5-连接软管；6-钢圈式轮；7-喷头；8-喷洒支管；9-驱动车

（二）行喷式喷灌机 • 1．卷盘式喷灌机（1）特点及适用条件（2）构造与技术性能 • 2．电力驱动中心支　　轴式全自动喷灌机　　　软管卷盘式自动喷灌机 1-喷头车；2-PE软管；3-喷头车收取吊架；4-PE软管；5-卷盘；6-卷盘车；7-伸缩支囊式水动力机； 8-进水管；9-可调支腿；10-旋转底盘；11-泄水孔管；12-自动排管器；13-支腿　　平移式喷灌机结构示意图 1-中心跨架； 2-刚性跨架； 3-柔性接头； 4-柔性跨架； 5-渠道

第三节微灌设备 • 一、微灌的种类和微灌系统组成 • 二、微灌设备配套系统

一、微灌的种类和微灌系统组成 • 1．微灌的种类 • 滴灌 • 微喷灌 • 小管出流灌 • 渗灌 • 2．微灌系统的组成 • 3．微灌系统的种类

2．微灌系统的组成 • 微灌系统由 • 水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成图微灌系统组成示意图 1-水源； 2-水泵； 3-流量计； 4-压力表； 5-化肥罐；6-阀门；7-冲洗阀；8-过滤器；9-干管；10-流量调节器；11-支管；12-滴头；13-分水毛管；14-毛管；15-果树；16-微喷头；17-条播作物；18-水阻管；19-滴罐管

3．微灌系统的种类 根据组成微灌系统的灌水器不同微灌系统也分为滴灌系统、微喷灌系统、小管出流灌系统以及渗灌系统四类。根据配水管道在灌水季节中是否移动，每一类微灌系统可分为固定式、半固定式和移动式。

二、微灌设备配套系统 • 1．滴灌系统的组成 • 2．渗灌系统的组成 • 3．脉冲式微灌系统的组成

第七章 农田灌溉机械