基本信息
- 項目名稱：
- 節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 過濾器是節(jié)水灌溉系統(tǒng)正常運行的最主要保障。目前國內節(jié)水灌溉系統(tǒng)中自動清洗網(wǎng)式過濾器應用最普遍，但其在清洗方式上一般依靠外力驅動(電動機)，過濾器的制造和使用成本較大；在清洗動力上主要依靠水力沖洗，很難將卡在濾網(wǎng)上的雜質去除，清洗效果欠佳。為此本項目在過濾器清洗動力和清洗方式上進行創(chuàng)新，設計提出一種節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器。 在清洗動力方面，設計提出了水力旋噴管，這樣在自動清洗運行中，依靠水流旋噴產(chǎn)生的旋轉力矩，水力旋噴管旋轉帶動清洗機構自動旋轉，不需任何外力，大大降低能耗；在清洗方式方面，設計提出了自動吸附吸砂組件，在自動清洗運行中，吸砂組件依靠過濾器內部水壓與外部大氣之間所形成壓差產(chǎn)生的強勁吸力，以及從濾網(wǎng)內表面進入自動吸附吸砂組件水流的高速流動，保證了積聚在濾網(wǎng)內表面泥砂的有效排除，確保了整個網(wǎng)面泥砂的清洗效果。 通過與傳統(tǒng)組合式過濾器實際效果對比，該新型水力旋噴自動吸附過濾器具有自動化程度高、精度高、排污時間短、能耗低等突出優(yōu)點。
- 詳細介紹：
- 節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器 一. 項目研究背景 在農業(yè)中推廣應用節(jié)水灌溉是節(jié)約水資源提高水資源利用率的有效途徑，在水資源緊缺的西部地區(qū)尤為重要。截止2008年底，新疆生產(chǎn)建設兵團節(jié)水灌溉總面積已達900多萬畝，成為中國最大的農業(yè)高效節(jié)水示范區(qū)。然而節(jié)水灌溉要求水中不含有造成灌水器堵塞的污物和雜質，即使水質良好的井水，也會含有少量的砂粒和一些化學沉淀物。對于新疆地區(qū)來說，灌溉水源80%以上為地表水，這些地表水中含有大量的泥砂，很容易造成灌水器的嚴重堵塞，節(jié)水灌溉用過濾器是保證灌水器不被堵塞的最關鍵技術設備。 目前國內和新疆節(jié)水灌溉系統(tǒng)中網(wǎng)式過濾器應用最普遍。但網(wǎng)式過濾器易于被大量沉淀或污物堵塞，需要經(jīng)常清洗。過濾器清洗的方法有人工清洗和自動清洗兩種，人工清洗需要先關泵，取出濾網(wǎng)進行人工清洗或更換濾網(wǎng)，灌溉系統(tǒng)必須停水，效率較低；目前采用比較多的是自動清洗，自動清洗是將水中泥沙顆粒在一定條件下自動過濾清除，與人工清洗相比具有自動化程度高，不必進行人工清除等特點；當過濾器濾網(wǎng)內外泥沙積聚較多，壓差達到預定值時，需要關閉部分出水口，打開排污口，依靠外力驅動（一般為電動機），進行自動清洗。 為此，我們提出對現(xiàn)有的網(wǎng)式過濾器進行改進，提出一種新型過濾器——節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器。該種過濾器可以在不停水的情況下自動開啟沖洗閥門，將污物沖出罐外。達到了以往組合過濾器的（離心+砂石+篩網(wǎng)過濾器）三級過濾效果，并克服了以往過濾器體積大，水頭損失大，操作復雜的缺點。 二．項目內容介紹 1.工作參數(shù)： 工作流量:100、200、300、400立方米／每小時 最大壓力0.6MPa 工作壓力0.15－0.25MPa 排污壓力0.35－0.4MPa 網(wǎng)面精度0.13－0.21mm(用戶可選) 水泵揚程38m－45m 過濾方式：一級過濾網(wǎng)面精度1.2mm;二級過濾網(wǎng)面精度0.13－0.21mm(用戶可選) 2. 節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器工作原理 節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器，底部采用粗網(wǎng)進行一級過濾，主要濾去較粗的泥沙顆粒和草屑等雜物；上部采用細網(wǎng)進行二級過濾，主要濾去直徑大于0.13-0.21mm的泥沙顆粒，從而達到過濾的目的。 所開發(fā)的自動過濾器，其整個工作狀態(tài)分過濾和自動清洗兩個過程。過濾過程：過濾一些較大雜質（主要是漂浮物）或大于吸砂組件吸口開度的泥砂，這些比細濾網(wǎng)網(wǎng)孔大的泥砂顆粒被攔截下來并積聚在濾網(wǎng)的內表面，等待清洗；自動吸附清洗過程：當泥砂積聚在細濾網(wǎng)內表面時便會在濾網(wǎng)內外表面形成壓差，壓差達到預定值時，過濾器內部水壓與外部大氣之間形成的壓差會使吸砂組件產(chǎn)生強勁吸力，同時水流從濾網(wǎng)外向內反向高速流動也會將泥砂沖下來進入吸砂組件，通過排砂管經(jīng)水力旋噴管由排污口排出。 三. 項目研究的基本思路、方法以及實驗過程 1.研究的基本思路： 采用調研、試驗和理論分析相結合的方法，在廣泛查閱現(xiàn)有國內外相關研究成果和資料的基礎上，借鑒目前節(jié)水灌溉中過濾器的研究方法和成功經(jīng)驗，在過濾器清洗動力和清洗方式上尋求新的突破。首先，清洗動力不需要依靠外力，完全用水流自身動力，借助于水流旋噴產(chǎn)生的旋轉力矩，使清洗機構自動旋轉；另外，在清洗方式上利用過濾器內外形成的強大水流壓差進行自動吸附，將積聚在濾網(wǎng)內泥沙完全清除?；谝陨显O計思路，我們設計出一種節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器。 2. 研究方法： 本項目采用室內試驗和理論分析相結合的方法進行。 3．項目試驗過程 本項目在實驗過程中，由指導教師負責整個項目基礎理論知識和工程實踐的指導工作；項目參與者負責整個項目的實施、試驗設計和試驗數(shù)據(jù)的分析工作，研究過濾器旋噴管旋轉速度和吸砂組件吸附吸力等，給出過濾器的設計參數(shù)。 四、項目先進性及達到的效果 1、項目先進性 ●自動化程度高 ●精度高 ●清洗過程不停泵、不間斷供水、排污時間短、能耗低 2、項目達到的效果 本項目設計的自動清洗過濾器，與傳統(tǒng)組合式過濾器相對比，具有體積小、水頭損失小、結構簡單易操作、網(wǎng)面過流均勻，有效面積大以及抗壓能力強，水流通暢自然等特點。 五、項目社會意義和現(xiàn)實意義 節(jié)水灌溉用自動清洗過濾器是目前國內外過濾器研究的熱點，特別是在我國規(guī)模最大的新疆生產(chǎn)建設兵團大田節(jié)水灌溉技術中更加需要先進、自動化程度高的過濾器，本項目所研究的新型自動清洗過濾器，完全適合當前國內外過濾器發(fā)展的需要，在新疆的大田節(jié)水灌溉系統(tǒng)中更是具有廣泛應用前景，通過對其水力性能研究，對結構進行了優(yōu)化，在不影響過濾效果的情況下，節(jié)約了制造成本，降低了維修費用，可以單獨和沉沙池配套使用于水沙處理，其應用前景十分廣闊。此外，在工業(yè)冷卻水、補充水和循環(huán)水系統(tǒng)等也能得到很好的應用。該產(chǎn)品的開發(fā)應用必將有力的推動我國節(jié)水灌溉配套水沙處理技術的發(fā)展，對提高我國節(jié)水配套產(chǎn)品的市場競爭力、為節(jié)水灌溉技術在我國的進一步推廣應用具有重要實用價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.作品設計、發(fā)明目的 目前國內和新疆節(jié)水灌溉系統(tǒng)中網(wǎng)式過濾器應用最普遍，但網(wǎng)式過濾器易于被大量沉淀或污物堵塞，需要經(jīng)常清洗。目前采用比較多的是自動清洗，與人工清洗相比具有自動化程度高，不必進行人工清除等特點；但自動清洗過濾器需外力驅動（一般為電動機），增加過濾器的制造和使用成本，雖然目前市場上也有一些自動清洗過濾器不需要外力驅動也能完成自動清洗，但清洗方式上如果僅靠水力沖洗，很難將卡在濾網(wǎng)上的雜質去除，清洗效果不佳。因此本作品擬設計一種可靠性好，既能經(jīng)濟運行，又能自動清洗，不需外力驅動的水力旋噴自動吸附過濾器。 2.基本思路 采用調研、試驗和理論分析相結合的方法，在過濾器清洗動力和清洗方式上尋求新的突破，首先清洗動力完全用水流自身動力，借助于水流旋噴產(chǎn)生的旋轉力矩，使清洗機構自動旋轉；另外在清洗方式上利用過濾器內外形成的強大水流壓差進行自動吸附，將積聚在濾網(wǎng)內泥沙完全清除，基于以上設計思路，我們設計出一種節(jié)水灌溉用新型水力旋噴自動吸附過濾器。 3.作品創(chuàng)新點 ●自動清洗動力創(chuàng)新設計——水力旋噴管 ●自動清洗方式創(chuàng)新設計——自動吸附吸砂組件 4.作品技術關鍵及主要技術指標 技術關鍵：水力旋噴自動吸附系統(tǒng)。 主要技術指標為： 旋噴管的旋噴動力，吸砂組件吸附吸力。
科學性、先進性
- 作品科學性、先進性 ●自動化程度高 該過濾器內部結構設計精巧，內部濾網(wǎng)系統(tǒng)分粗濾和精濾兩個層次。在污物清除方式上，可以根據(jù)濾網(wǎng)壓差自動控制，也可在電子設定方式下定時清洗，還可以設定清洗間隔時間、清洗過程的時間等，能完全滿足現(xiàn)代農業(yè)灌溉自動化要求。 ●精度高 由于濾網(wǎng)可以根據(jù)需求更換規(guī)格，過濾精度可根據(jù)需求得到提高，甚至可過濾一些蛋白質、細菌類微生物以及滑石粉等細小物質。 ●清洗過程不停泵、不間斷供水、排污時間短、能耗低 每次自動吸附清洗過程不需要停泵，并且出水口沒有完全關閉，灌溉系統(tǒng)可以實現(xiàn)連續(xù)供水；自動清洗完全依靠水流自身運動完成，不需任何外力，大大降低能耗。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該過濾器使用分過濾和自動吸附清洗兩個過程，在運行過程中只需按動相應的控制閥，便可實現(xiàn)整個過濾過程的操作，無需人工清洗，且同傳統(tǒng)組合式過濾器相比，具有自動化程度高、清洗效果明顯、排污時間段、耗能低等優(yōu)點。 經(jīng)濟效益分析：通過與組合式過濾器在平臺占地面積、系統(tǒng)運行用電量、同比流量（按180m3/h 水泵為準）、人力等方面比較，每臺自動清洗過濾器每年可節(jié)約10000元以上，經(jīng)濟效益顯著。 市場分析：本項目所研究的新型自動清洗過濾器，完全適合當前國內外過濾器發(fā)展的需要，在新疆的大田節(jié)水灌溉系統(tǒng)中更是具有廣泛應用前景，通過對其水力性能研究，對結構進行了優(yōu)化，在不影響過濾效果的情況下，節(jié)約了制造成本，降低了維修費用，可以單獨和沉沙池配套使用于水沙處理，其應用前景十分廣闊。此外，在工業(yè)冷卻水、補充水和循環(huán)水系統(tǒng)等也能得到很好的應用。
同類課題研究水平概述
- 當前國內外對過濾器研究成果主要集中在自動清洗過濾器上。自動清洗過濾器是將液體中顆粒在一定條件下自動過濾清除的分離過濾裝置，與傳統(tǒng)過濾器相比具有自動化程度高，壓力損失小，不必進行人工清除濾渣等特點。 目前國際國內市場上出現(xiàn)了很多種自動清洗過濾器，從清污方式上主要有吸污式、刷式、轉臂式和刮盤式等。像以色列（Amiad、Arkal和Filtomat公司）、美國（Orival、Automatic filters、Schnoeder和RPA Process Technologies公司）等具有很多生產(chǎn)和研制自清洗過濾器的公司，它們研制生產(chǎn)了各種類型的自清洗過濾器。國外對自清洗過濾器的研究比較早，始于上世紀中后期。 國內對自清洗過濾器研究較晚，始于本世紀初，開始主要是引進國外自清洗過濾器產(chǎn)品，但由于應用環(huán)境和標準不同使得引進的產(chǎn)品工作性能不穩(wěn)定，故障率較高，有時甚至無法使用，這也是目前國內許多地區(qū)仍然使用傳統(tǒng)手動清洗過濾器的原因之一。主要研究成果集中在對傳統(tǒng)過濾器的改進和對其它領域應用過濾器的改造上。例如楊萬龍（2005）研制了一種微灌用疊片式自動反沖洗過濾器，李亞雄（2005）研制了一種自動清洗河(渠)水網(wǎng)式過濾器，翟國亮（2007）對微灌用砂石過濾器反沖洗參數(shù)進行了試驗研究。雖然這些研究成果在一定程度上能夠完成過濾污物雜質的自動清洗，但其清理機構或傳動機構需外力驅動（一般為電動機），增加了過濾器的制造和使用成本。即使一些自清洗過濾器不需要外力驅動也能完成自動清洗,但清洗方式上卻僅靠水力沖洗，很難將卡在濾網(wǎng)上的雜質去除。筆者曾對節(jié)水灌溉用各種網(wǎng)式過濾器進行過調查，發(fā)現(xiàn)使用過的濾網(wǎng)，即使經(jīng)常進行自動清洗，也都會不同程度地被污物雜質卡住，有的甚至會有一半以上網(wǎng)孔被堵塞而清洗不下來，即便用人工鋼刷清洗也非常困難，可見自動清洗過濾器研究所要解決的不僅是如何自動完成污物雜質的清洗，更重要的是采用何種清洗方式才能提高清洗效果。 從以上過濾器國內外研究現(xiàn)狀分析可以看出，節(jié)水灌溉用自動清洗過濾器是目前國內外過濾器研究發(fā)展的趨勢，但很多關鍵技術和設備需要深入研究，特別是在清洗動力和清洗方式上急需新的研究成果，因此設計一種可靠性好，既能經(jīng)濟運行，又能自動清洗的過濾器是非常迫切的。
