兩種藥液混合系統(tǒng)的對比研究

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于病、蟲、草害及施肥等原因，需對農(nóng)作物進(jìn)行農(nóng)藥、葉面肥噴灑等作業(yè)，而噴灑之前需要將農(nóng)藥原液、葉面肥等進(jìn)行稀釋混合，有時(shí)是多種液體的混合，藥液混合系統(tǒng)是施藥機(jī)的重要組成部分，混合系統(tǒng)的優(yōu)略對施藥效果、效率有很大的影響。

1 藥液混合系統(tǒng)的一般要求

(1)應(yīng)能滿足實(shí)時(shí)施藥的要求，具有較高時(shí)效性；

(2)系統(tǒng)應(yīng)具有一定的控制精度，滿足混合比例要求；

(3)混合的均勻性要好；

(4)方案應(yīng)成本低、易于實(shí)現(xiàn)。

2 兩種藥液混合系統(tǒng)性能分析

2.1 流量法

流量法是對進(jìn)入混合箱的各液體流量進(jìn)行控制，使各液體流量之比達(dá)到混合比例要求。流量法藥液混合系統(tǒng)工作原理如圖1所示，使用時(shí)首先根據(jù)農(nóng)藥使用說明，確定水、藥A、藥B的混合比例，設(shè)混合比例為N1∶N2∶N3，設(shè)水流量為Q1，藥A流量為Q2，藥B流量為Q3，噴頭流量為Q。在控制中應(yīng)滿足：

N1∶N2∶N3=Q1∶Q2∶Q3

(1)

Q1+Q2+Q3=Q

(2)

圖1 流量法藥液混合原理圖

這種控制方式下，三種液體在電動(dòng)閥的控制下同時(shí)按比例進(jìn)入混合箱，然后通過攪拌器攪拌，使其混合均勻，藥液在混合箱中停留很短的時(shí)間便進(jìn)入噴頭進(jìn)行噴灑，并隨著施藥機(jī)行駛速度的變化，噴頭流量Q隨之改變，則控制器隨時(shí)在調(diào)節(jié)電動(dòng)閥1、電動(dòng)閥2、電動(dòng)閥3的開度大小以滿足式(1)、式(2)，達(dá)到藥液混合的控制目標(biāo)。

2.2 液位法

液位法是對進(jìn)入混合箱各液體的總量進(jìn)行控制，使各液體總量達(dá)到混合比例要求。液位法藥液混合系統(tǒng)工作原理如圖2所示，它是將藥A、藥B與水在圓柱型混合器內(nèi)進(jìn)行混合，根據(jù)農(nóng)藥使用說明，確定水、藥A、藥B的混合比例，設(shè)混合比例為N1∶N2∶N3，三種液體在混合箱中的體積為V1、V2、V3，在混合箱中安裝4個(gè)液位傳感器L1、L2、L3、L4，將L4裝在混合箱底部，設(shè)L3距L4高度為H1，L2距L3高度為H2，L1距L2高度為H3。

圖2 液位法藥液混合原理圖

由于混合器為圓柱形上下截面相等，則有：

V1∶V2∶V3=H1∶H2∶H3

(3)

當(dāng)滿足混合比例要求時(shí)則有：

N1∶N2∶N3=H1∶H2∶H3

(4)

此時(shí)，三種液體滿足混合比例要求。在控制時(shí)先關(guān)閉電磁閥F4，打開電磁閥F1，水流入混合箱中，當(dāng)液位上升到L3時(shí)關(guān)閉電磁閥F1，此時(shí)，水的體積即為V1；打開電磁閥F2，藥A流入混合箱中，當(dāng)液位上升至L2時(shí)關(guān)閉電磁閥F2，此時(shí)，水的體積即為V2；打開電磁閥F3，藥B流入混合箱中，當(dāng)液位上升到L1時(shí)關(guān)閉電磁閥F3，此時(shí)，水的體積即為V3；啟動(dòng)攪拌電機(jī)進(jìn)行三者液體的混合，混合均勻后電磁閥F4打開，混合后的藥液進(jìn)入噴灑箱中等待噴灑，當(dāng)噴灑箱中液位達(dá)到L5時(shí)關(guān)閉電磁閥F4，當(dāng)噴灑箱中液位低于L6時(shí)打開電磁閥F4，混合好的藥液進(jìn)入噴灑箱；當(dāng)混合箱中液位達(dá)到L4時(shí)關(guān)閉電磁閥F4，進(jìn)行下一周期藥液的混合。

3 兩種方案的性能比較

流量法藥液混合控制僅需要一個(gè)混合箱即可實(shí)現(xiàn)藥液的實(shí)時(shí)混合，即在噴灑的同時(shí)進(jìn)行藥液混合，施藥的時(shí)效性很高，但需要時(shí)刻監(jiān)測噴頭的流量，并根據(jù)噴頭流量大小及時(shí)對控制水、藥A、藥B出口流量的各個(gè)電動(dòng)閥閥門開度大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足混合比例要求及噴頭出口流量變化的要求，控制上為閉環(huán)控制，較為復(fù)雜，但控制精度較高系統(tǒng)響應(yīng)也很快、適用范圍很廣，同時(shí)也對流量傳感器及電動(dòng)閥精度要求很高，系統(tǒng)成本較高，另外考慮到混合的均勻性，該控制系統(tǒng)混合箱的體積不能太小，否則三種液體雖然混合比例達(dá)到要求但沒有經(jīng)充分混合就進(jìn)入噴頭噴灑，會(huì)影響施藥效果。

液位法藥液混合控制為提高時(shí)效性，在不間斷施藥的同時(shí)進(jìn)行藥液混合，需要兩個(gè)藥箱，第一個(gè)為混合箱，第二個(gè)為噴灑箱，噴灑箱在噴灑的同時(shí)，混合箱在進(jìn)行混合，當(dāng)混合箱中藥液量不足時(shí)，將混合箱中混合好的藥液及時(shí)補(bǔ)給到噴灑箱中，同時(shí)，噴灑箱噴灑速度的變化僅會(huì)引起噴灑箱液位，不需要進(jìn)行復(fù)雜的控制，但在控制上是通過液位檢測來滿足混合比例的要求，為開環(huán)控制，控制方法較簡單，成本也較低，但精度不是很高，可通過減小混合箱截面的方法給與改善，在混合量較大時(shí)，也能彌補(bǔ)對精度的要求。

兩種混合系統(tǒng)共性之處在于使用較小的混合箱進(jìn)行混合，真正實(shí)現(xiàn)一邊混藥一邊噴灑，需要多少混合多少，時(shí)效性很好。

4 結(jié) 語

流量法藥液混合控制適合于對混合精度很高，系統(tǒng)反應(yīng)特別靈敏的實(shí)時(shí)施藥系統(tǒng)中；而液位法藥液混合控制適合混合量較大、對混合精度要求不高、成本較低的實(shí)時(shí)施藥系統(tǒng)中。而兩種混合系統(tǒng)的時(shí)效性都很好。

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