[发明专利]基于可调速水泵的文丘里变量施肥装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动精准水肥一体化装置，特别提供一种基于可调速水泵的文丘里变量施肥装置。

背景技术

精准水肥一体化灌溉技术做为现代农业生产技术中最为关键的综合管理技术措施，它是将肥以适当的配方注入到灌溉水中，施肥与灌溉同步进行，大大提高了水肥的利用效率并且明显的提高了作物的产量和质量，使得干旱地区和半干旱地区等边沿地区实现了农业高产，目前灌溉施肥技术已经在发达国家广泛使用，如以色列，荷兰，几乎所用的园艺都采用了水肥一体化灌溉设施，这一技术在我国尚处于起步，推广阶段，有许多问题有待研究和讨论。要实现现代农业，水肥一体化是必经之路。

水肥一体化灌溉技术的核心为施肥装置，现有施肥装置主要由：高频电磁阀、文丘里管和施肥机主水泵组成。主要工作原理是由施肥机主水泵为文丘里管提供压力差，通过文丘里原理产生真空吸力,从肥料存储罐中和酸存储罐吸肥、吸酸。同时采用PWM控制方式控制高频电磁阀频繁开关吸肥、吸酸通道从而实现变量施肥、施酸目的。

现有施肥装置存在以下缺点：

1、高频电磁阀成本高，频繁开关故障率高，阀体直接接触高浓度的肥液、酸液，阀芯容易堵塞或腐蚀，维护成本高。

2、施肥机主水泵压力和流量的变化都成为了文丘里管吸肥流量的扰动因素，使得系统稳定性变差。

3、当需要多个施肥、施酸通道时，每个通道的压力源都为同一个施肥机主水泵，不能分别调整文丘里管入口压力来控制吸肥、吸酸流量，只能通过高频电磁阀的PWM控制方式来调节开关的时间比例，如果其中一个或多个通道不需要施肥时，水压依然消耗在未工作的文丘里管和高频电磁阀处，损耗了大量能量。

4、PWM这种频繁开关的控制方式与施肥装置大惯性机械执行部件及负载匹配使得系统响应时间变长，灌溉肥水的EC值和PH值控制效果误差大，控制指标周期性波动明显，稳定性差。因此施肥机设备的优化研发成为急需解决的关键问题。

发明内容

针对现有施肥机高频电磁阀故障率高，阀芯容易堵塞，以及多个施肥施酸通道采用一个压力源，不能分别调整压力，能耗高的等缺点，本发明提出了基于可调速水泵的文丘里变量施肥装置。本发明中每个或每组施肥、施酸通道上文丘里管的进口分别采用可调速水泵提供压力，通过调节可调速水泵的扬程，使每个或每组施肥、施酸通道的文丘里管进口压力得到调整，实现无极平滑的实时控制施肥、施酸量。施肥、施酸通道可以单个(单组)或多个(多组)同时工作，互不干扰。与EC值和PH值传感器及施肥机控制器配合可以实现灌溉肥水EC值和PH值的闭环精准控制。

本发明的技术方案是：基于可调速水泵的文丘里变量施肥装置，包括：进水浮球阀1、施肥机主水泵3、水肥预混合罐5、低液位开关6、可调速水泵7、文丘里管8、灌溉电磁阀组10；

所述水肥预混合罐5连接有进水管路100、出水管路200、若干个施肥通道300和施酸通道400；所述进水管路100上设有进水浮球阀1；所述出水管路200上设有施肥机主水泵3和灌溉电磁阀组10；所述若干个施肥通道300和施酸通道400内均设有可调速水泵7和文丘里管8；所述水肥预混合罐5下部设有低液位开关6。

进一步的，所述施肥装置还包括施肥机控制器2、EC值传感器和PH值传感器4、流量计9；所述EC值传感器和PH值传感器4设于出水管路200上；所述流量计9设于若干个施肥通道300和施酸通道400内；所述施肥机控制器2分别与EC值传感器和PH值传感器4、施肥机主水泵3、低液位开关6、可调速水泵7和灌溉电磁阀组10电连接。

本发明具有以下有益的效果：

1、可调速水泵不与高浓度的肥液、酸液直接接触，故障率低，易于维护。避免了现有施肥机高频电磁阀成本高，故障率高，阀体直接接触高浓度的肥液、酸液，阀芯容易堵塞或腐蚀等缺点。

2、文丘里管入口压力源由可调速水泵提供，与施肥机主水泵相互独立，减少了文丘里管吸肥流量的扰动因素，使得系统更加稳定。避免了现有施肥机主水泵的压力和流量的变化扰动了文丘里管吸肥流量，使得系统稳定性变差的缺点。

3、通过控制可调速水泵来调节文丘里管的入口压力，可以使每个或每组施肥、施酸通道单独或同时工作，不需要的施肥通道可靠关闭，节省能源损耗。

4、由于采用无极平滑可调速水泵，只在控制目标小范围内进行微量调控，更适于与施肥机大惯性机械执行部件及负载相匹配，而且控制指标不存在周期性波动，EC值和PH值控制稳定性好，误差小。