微灌用网式新型自清洗过滤器的设计与试验研究

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1、中国水利技术信息中心2011全国高效节水灌溉先进设备与技术应用专刊微灌用网式新型自清洗过滤器的设计与试验研究宗全利1，刘焕芳1，郑铁刚1，刘飞l，郑华平2(1石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子832000：2石河子金土地节水设备有限公司，新疆石河子832000)【摘要】对国内外微灌用过滤器的主要发展按照三个历程进行了详细论述，重点比较了国内外自清洗过滤器产品技术参数，分析了当前国内网式自清洗过滤器应用中存在的问题，在此基础上设计提出一种微灌用网式新型自清洗过滤器，并对该新型过滤器的结构和工作原理进行了详细介绍；通过理论计算得到在满足前提下，新型过滤器滤网直径、滤网长度与设计流量之间的

2、定量关系；通过试验得到了水头损失与设计流量的定量关系式，并与传统网式过滤器进行了比较，结果表明：新型过滤器水头损失小，且随流量变化缓慢，Even在流量变化较大情况下，水头损失也变化较小，充分说明其优越性，在我国特别是规模最大的新疆生产建设兵团大田微灌技术中，具有较广泛的应用前景。【关键词】微灌；网式过滤器；自清洗；水头损失0引言我国《节水灌溉“十一五”发展计划及2015年发展规划》指出：到2015年底，全国喷微灌面积将达到1066．45万hm2，占全国总灌溉面积的19．5％，从绝对面积来估计，将名列世界第一[1]。在今后较长一段时期内，我国微灌面积的比例无疑将会逐年增加，这就要求与其相关

3、的一些微灌配套设施必须加快研究，以适应我国微灌事业的快速发展，微灌用过滤器作为保证整个微灌系统正常运行的核心过滤设备，在我国无疑将会成为今后研究的热点。如何满足当前微灌技术的发展要求，研究一种适应性强、自动化程度高的微灌用过滤器一直是国内外学者努力的方向。本文在综合分析国内外微灌用过滤器研究现状基础上，设计提出一种网式新型自清洗过滤器，并对其过滤参数进行了计算，对水力性能进行了试验研究。l国内外微灌用过滤器发展历程基于过滤器在微灌系统中的应用，国内外关于过滤器的研究发展主要经历了三个历程，一是各种不同类型过滤器的过滤原理和过滤性能研究；二是将各种不同类型过滤器相互中国水利技术信息中心20

4、1l全国高效节水灌溉先进设备与技术应用专刊组合成新的过滤器，即组合型过滤器的研究，常见的有旋流(离心)网式过滤器[2—3]、叠片式砂过滤器[4]、叠网式过滤器[5]等；三是对过滤器清洗方式进行研究，主要有手动清洗和自动清洗。1．1各种类型过滤器过滤原理和过滤性能研究阶段——单一过滤器从文献资料看，对过滤器研究最早、最成熟的是对各种类型过滤器过滤原理和过滤性能的研究，国内外在这方面的研究成果较多，研究理论也比较成熟。特别是国内对微灌系统应用的各种离心式、网式、叠片式、砂石过滤器等都进行了大量研究[6—7]，取得了丰富的成果，基本上满足了当时我国微灌技术应用发展的需求，这部分研究多集中在上世

5、纪80年代末和90年代初、中期。国外如以色列、美国、澳大利亚等均有大量各种类型过滤器的研究成果和相关产品。1．2各种类型过滤器相互组合成新的过滤器研究阶段一一组合型过滤器随着微灌技术的进一步发展，特别是一些新灌溉方式的出现，对灌溉水质的要求更加严格，传统单一过滤器或几种单一过滤器的简单组合(例如离心+砂石+筛网过滤器)便满足不了新的需要，由此便出现了第二个过滤器研究历程一一组合型过滤器，即借鉴单一类型过滤器的过滤原理，研制组合出新的过滤器产品，代替传统几种单一过滤器的简单组合，既减小了占地面积、节约了制造成本，又提高了过滤效果，例如文献[2]和[3]研究的水力旋流(离心)网式过滤器，文献

6、[4]研究的叠片式砂过滤器，文献[6]和[7]研究的叠(筛)网式过滤器等都具有较好的过滤效果和应用前景。但随着该系列产品的进一步应用，又出现了新的问题，虽然组合型过滤器较传统单一过滤器过滤效果得到了提高，但始终没有解决单一过滤器应用中存在的主要问题，即过滤器清洗、排污较复杂，大部分需要停机人工清洗，这就大大降低了过滤效率，限制了过滤器的应用。例如砂石过滤器的反冲洗容易导致砂床移动使过滤失效，网式过滤器容易被大量沉淀或污物堵塞，清洗困难等。1．3过滤器清洗方式研究阶段一一自清洗过滤器针对以上组合式过滤器清洗存在问题，国内外科研机构和科研工作者开始对微灌用过滤器清洗方式进行研究，特别是各种类

7、型过滤器的自动清洗方式受到了更加广泛的关注，出现了各种不同类型自动清洗过滤器。自动清洗过滤器从清洗方式上主要有吸污式、刷式、转臂式、刮盘式和反冲洗式等阳1，从清洗动力上主要有电机驱动和液压驱动等，国内外常见自清洗过滤器清洗方式和清洗动力汇总如表1所示‘9】。中国水利技术信息中心201l全国高效节水灌溉先进设备与技术应用专刊对自清洗过滤器的研究，国外比较早，始于上世纪中后期，像Anon较早就对自清洗过滤器进行了研究，Vehashkay