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1第七章农田灌溉机械第一节概述农田灌溉机械是农业机械化的重要组成部分，对抗御水旱灾害、保证农作物的高产、稳产发挥了巨大作用。农田灌溉机械包括农田排灌机械和农田灌溉机械。农田排灌机械中主要的是水泵。它把动力机的机械能转变为所抽送的水的水力能，将水扬至高处或远处。农田排灌用的水泵机组包括水泵、动力机（内燃机、电动机或拖拉机等）、输水管路及管路附件。管路包括进水管路（又称吸水管路）和出水管路（又称压水管路）。管路上的附件包括滤网、底阀、弯头、变径接管、真空表、压力表、逆止阀和闸阀等（图7－1）。农田灌溉机械主要有喷灌和微灌两种类型。喷灌和微灌都是一种新型的灌溉方法。喷灌是将灌溉水通过由喷灌设备组成的喷灌系统（或喷灌机具），形成具有一定压力的水，由喷头喷射到空中，形成水滴状态，洒落在土壤表面，为作物生长提供必要的水分。而微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术。这两种灌溉的特点是：地形适应性强，灌水均匀且不受微地形起伏的影响；灌水质量好，地表不会板结，不会造成水、土、肥的流失，且灌水工作机械化、自动化程度高，有利于科学用水、省水、省劳动力、增产；灌水设备还可以综合利用，如施肥、农药等，喷灌还有调节田间小气候的作用，用喷雾灌溉方式进行凉爽灌溉或防霜冻，以及利用城市生活污水进行排污灌溉等多种功能。但是，设备投资较大，运行时要消耗能量，特别是喷灌受风的影响大，二级风以上就降低了喷灌的均匀度。干热有风气候，喷灌时水的蒸发，漂移损失较大。在喷灌强度大，喷洒时间短的情况下，土壤湿润层较浅等。第二节喷灌机械一、喷灌系统的组成和分类1．喷灌系统的组成喷灌系统通常由水源工程、首部装置、输配水管道系统和喷头等部分组成（图7－2）。图7-1水泵机组1.底筏2.熙水管3.弯头4.变径接管5.真空表6.水泵7.压力表8.逆止筏9.闸筏10.压水管2（1）水源工程包括河流、湖泊、池塘和井泉等都可作为喷灌的水源，但都必须修建相应的水源工程，如泵站及附属设施、水量调蓄池和沉淀池等。（2）水泵及配套动力机水泵将灌溉水从水源点吸提、增压、输送到管道系统。喷灌系统常用的水泵有离心泵、自吸式离心泵、长轴井泵、深井潜水泵等。在有电力供应的地方常用电动机作为水泵的动力机；在用电困难的地方可用柴油机、手扶拖拉机或拖拉机等作为动力机与水泵配套。动力机功率的大小根据水泵的配套要求而定。（3）管道系统管道系统的作用是将压力输送并分配到田间。通常管道系统有干管和支管两级，在支管上装有用于安装喷头的竖管。在管道系统上装有各种连接和控制的附属配件，包括弯头、三通、接头、闸阀等。为了在灌水的同时施肥，在干管或支管上端还装有肥料注入装置。（4）喷头是喷灌系统的专用部件，喷头安装在竖管上，或直接安装于支管上。喷头的作用是将压力通过喷嘴，喷射到空中，在空气的阻力作用下，形成水滴状，洒落在土壤表面。（5）田间工程移动喷灌机组在田间作业，需要在田间修建引水渠和调节池及相应的建筑物，将灌溉水从水源引到田间，以满足喷灌的需要。2．喷灌系统的分类喷灌机的种类很多，按运行方式可分为定喷式和行喷式两类。在每一类中，由于系统组装形式、喷洒控制面积大小和喷洒特征的不同又有不同的机型。现将各种主要机型划分为下：手推（抬）式喷灌机图7-2喷灌系统组成示意图3拖拉机悬挂式喷灌机定喷式机组拖拉机牵引式喷灌机滚移式喷灌机机组式喷灌系统拖拉机双悬臂式喷灌机中心支轴式喷灌机行喷式机组平移式喷灌机钢索牵引卷盘式喷灌机卷盘式软管牵引卷盘式喷灌机定喷式喷灌机组是指喷灌机工作时，在一个固定的位置进行喷洒，达到灌水定额后，按预定好的程序移动到另个位置进行喷洒，在灌水周期内灌完计划的面积。行喷式喷灌机组是在喷灌过程中一边喷洒一边移动（或转动），在灌水周期内灌完计划的面积。上述各种喷灌机中，手推、手抬式是小型机组，由于它具有结构简单、体积小、使用灵活、价格较低等特点，在我国发展喷灌技术中曾是使用最广的机型。随着我国集约化农业生产的发展，提高劳动效率的要求，各种大中型机组将有广阔的使用前景。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。（1）固定式喷灌系统固定式喷灌系统除喷头外，所有各组成部分都是固定不动的。水泵和动力机安装在固定的泵房内。干管和支管埋在地下，竖管伸出地面。喷头固定或轮流安装在竖管上。全套设备只能在一块地上使用，所以每亩投资较高，而且需要大量管材。竖管对机耕及其他农艺操作有一定妨碍。但使用时操作方便，生产率高，占地少，结合施肥和喷洒农药也比较方便。（2）移动式喷灌系统移动式喷灌系统在田间仅布置供水点，而整套喷灌设备可移动，在不同地块轮流使用。这样就节省了投资，提高了设备利用率。如果省去干管和支管，一台水泵机组只带动一个喷头工作，就构成一台整体式喷灌机。目前我国生产的小型喷灌机，按其与动力机配套的型式，可分为与手扶拖拉机配套的喷灌机和与电动机配套的小型喷灌机。按其机组移动方式可分为手推车式和担架式。这些机型虽结构简单，使用灵活，设备投资少。但是移管的劳动强度较大，咯渠占地较多。为了减少渠沟、道路占地，移动工喷灌机配有一定长度的管道，配置移动式单喷头，或一台水泵机组带动几个喷头工作。为了减轻移管的劳动强度，通常选用轻质管道和快速接头。这种机型可以提高土地利用，生产效率也较高。目前我国联合设计定型生产的喷灌泵（自吸式离心泵）系列用来和小型移动式喷灌机配套，使用效果好，操作简便。（3）半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统的动力机、水泵和干管是固定的，而喷头和支管是可以移动的。这样可减少管道投资，但是在喷灌后的泥泞中移动支管，其工作条件差，劳动强度大。解决办法在于减轻支管重量和采用自动行走装置。大型圆形和平移式喷灌机属于这一类型。其特点是机械化、自动化程度高，喷灌控制面积大，可以大大减轻劳动强度和提高生产率。a．中心支轴圆形喷灌机（又称时针式喷灌系统）在喷灌的田块中心有给水栓或水井与泵站。其支管支承在可以自走的塔架上，支管上每隔一定距离装有喷头。工作时支管就象时针一样不断围绕中心支轴旋转。常用支管长为400－500米，管径多为6英寸。离地面高2－3米，有7－10个自走塔架。根据轮灌需要，转一圈最快是12小时，一般需要3－4天，甚至到20天，可灌溉800－1000亩。机组安装后基本上不要人操作管理，即可自动运4转和连续喷灌。转到方田的四角，有一机电系统控制，由喷角装置将支管伸出和缩回，以弥补田角漏喷的地方。b．平移式喷灌系统平移自走式喷灌机的支管也是支承在自走塔架上，自动作平行移动。由垂直于支管的干管上的给水栓供水。当行走一定距离（等于给水栓间距）后就改由下一个给水栓供水。这样喷灌面积是矩形的，便于耕用并可充分利用耕地面积，机械化、自动化程度也很高。二、农用水泵水泵是现代排灌技术的重要设备。它既可以单独作为提水机械，又是各种现代灌溉系统的重要组成部分，为灌溉系统从水源取水加压。（一）农用水泵的类型喷灌系统常用的水泵类型包括离心泵、井泵（长轴井泵、深井潜水电泵）、微型泵、直空泵等。各种水泵型号标注形式及其意义见表7－1。表7－1各种泵型代表符号的意义水泵种类型号举例型号中字母的意义型号中数字的意义离心泵单级单吸改进型号BP型65BP－55BP：喷灌用离心泵65－泵吸入口径为65mm55－扬程为55mBPZ型50BPZcz－45BPZ：喷灌用自吸式离心泵CZ：与柴油机直联50－泵吸入口径为50mm45－扬程为45m原型号BP型2.5BP-55BP：喷灌用离心泵2.5－泵吸入口径为2.5in55－扬程为55mBPZ型2BPZcz－45BPZ：喷灌用自吸式离心泵Z：直联2－泵吸入口径为2in5－功率为5马力45－扬程为45m改进型号IB型IS型IB80-50-250ISI：国际标准第一代号B：“泵”汉语拼音第一字母IS：国际标准80－泵吸入口径为80mm50－泵排出口径为50mm250－叶轮名义直径250mm原型号BA型6BA－18ABA：单级单吸悬臂式离心泵6－泵吸入口径为6in18－比转数为180A－泵的叶轮外径已车小过若是B、C表示车小得更多B型4B－35B：单级单吸悬臂式离心泵4－泵吸入口径为4in35－扬程为35m单级双吸改进型号S型150S－50S：单级双吸卧式离心泵150－泵吸入口径为150mm50－扬程为50m原型号Sh型10Sh－19Sh：单级双吸卧式离心泵10－泵吸入口径为10in19－比转数为190多及分段改进型号D型DA1型D25-50×12DA1-80×2D:分段式多级离心泵1－第一次改进设计25－流量为25m3/h50、80-单级扬程50m、80m2、12-泵的级数为2级12级原型号DA型4DA－8×5DA：分段式多级离心泵4－泵吸入口径为4in8－比转数为805－泵的级数为5级井泵长轴井泵改进型号JC型100JC10×23JC：长轴离心深井泵100－适用最小井径100mm10－流量10m3/h23－泵的级数为23级原型号JD型6JD36×8JD：深井多级泵6－适用最小井径6in36－流量36m3/h8－泵的级数为8级J型10J80×10J：机井用泵10－适用最小井径10in80－流量80m3/h10－泵的级数为10级5深井潜水电泵改进型号QJ型200QJ80-55/5QJ：井用潜水泵200－适用最小井径200mm80－流量80m3/h55－扬程为55m5－泵的级数为5级原型号NQ型8NQ20－125NQ：农用潜水电泵8－适用最小井径8in20－流量20m3/h125－扬程125m250NQ50-160/8250－适用最小井径250mm50－流量50m3/h160－扬程为160m8－泵的级数为8级微型泵原型号WB型WB10－10－80（250B）WB：微型泵B：电动机型式10－泵吸入口径为10mm10－泵排出口径为10mm80－叶轮名义直径为80mm250－电动机额定功率250W真空泵水环式真空泵改进型号SZ型SZ－1S：水环式Z：真空泵1－规格号原型号PMK型PMK－11－规格号改进型号SZB型SZB－4S：水环式Z：真空泵B：悬臂式4－520×0.133kPa时的排气量为4L／s原型号KBHKBH－4K：悬臂式B：真空H：泵4－520×0.133kPa时的排气量为4L／sSZZ型SZZ－4S：水环式Z：真空泵Z：真联式4－520×0.133kPa时的排气量为4L／s（二）水泵的一般构造各类型水泵的构造虽然不同，但都是由一些作用相同的部件所组成。现将其主要部件的构造和作用分述如下：1．叶轮叶轮是水泵最重要的工作部件。水泵通过叶轮的旋转使被抽送的水获得能量，使具有一定的流量和扬程。离心泵的叶轮有封闭式、半封闭式和敞开式三种（图7－3）。封闭式叶轮适用于抽送清水，叶轮两侧有轮盖，里面有6－8个叶片，构成弯曲的流道，称为叶槽，轮盖中部有吸图7-3离心泵叶轮ａ.封闭式ｂ.半封闭式ｃ.敞开式图7-4轴流泵叶轮6入口。半封闭式适宜抽送含有杂质的水，叶轮仅一边具有轮盖，叶片数较少，叶槽较宽。敞开式叶轮只适用于抽送泥浆，它没有轮盖，叶片数少，叶槽开敞宽大。只有一个叶轮的离心泵，叫做单级泵。具有若干个串联的叶轮称为多级泵。多级泵的扬程等于同一流量下各个叶轮所产生的扬程之和。轴流泵的叶轮（图7－4）具有粗大的轮毂，上面有2－6片扭曲型叶片。小型泵叶片与轮毂铸成一体，大型泵叶轮的叶片安装角可以调整，从而可改变水泵的工作性能。混流泵叶轮的构造介于离心泵和轴流泵之间，形状粗短，叶槽开敞，叶片多成螺旋形（图7－5）。水泵的类型不同，叶轮的形状也不同，工作时叶轮的水流方向也不一样（图7－6）。单吸离心泵的水流沿轴向单面吸入叶轮（图7－6a）。双吸离心泵的水流沿轴向双面吸入叶轮（图7－6b）。这两种泵型的水流都是沿垂直于水泵轴线的方向压出叶轮。它的进、出水方向相互成900角。轴流泵的水流进、出叶轮都是轴向的(7—6d)。混流泵叶轮的水流沿轴向进入，斜向流出（图7－6c）。2．泵壳泵壳的作用是把水引向叶轮，并汇集由叶轮流出的水流向出水管，同