自动反冲洗过滤器是温室微灌系统的关键设备之一,如果该系统操作不正常,轻者有可能使滴头堵塞,重者有可能导致管路堵塞,使整个微灌系统瘫痪,所以该设备的自动化程度和可靠性对保障整个微灌系统高效运行是十分重要的。国内温室微灌系统现在使用的大多数为沙石过滤器和离心式过滤器,自动化程度低,性能不太稳定,而且一套系统必须有两个过滤器,在反冲洗时替换使用,在国外已很少使用。因此,全自动反冲洗水过滤器的研究开发可以提高我国工厂化农业准备的整体技术水平和自动化水平[1~ 3]
自动反冲洗过滤器的结构原理
目前反冲洗过滤器的结构形式比较多,对于自动化程度要求很高的结构形式,大多采用水力驱动的反冲洗过滤器,本研究结合国内外的结构形式和自己的试验研究结果,设计了如图 1 所示的全自动反冲洗过滤器。其工作原理如下[4,8,9]:过滤水从入水口(1)流入过滤器,经粗滤网(10)初步过滤后,再通过细滤网(2)过滤,流向出水口(4),杂质被截留。当杂质聚在细滤网内时便形成压差,压差达到预定值时,由控制器打开电子阀门(7),产生一股很强的反冲洗水经排污口(6)流向大气。
自动反冲洗过滤器上产生一股吸力,清洁吸污嘴相对的细滤网面。反冲洗水经过排污管(3),再通过液动马达(5)流向阀门,带动整个吸污组件和吸污管做旋转和轴向运动,确保吸污嘴清扫到整个滤网。当吸滤网内外压差低于设定值时,冲洗完成,关闭阀门,吸污组件和吸污管由弹簧复位。整个系统的操作由总控制器根据实际的操作需要来编程控制,冲洗时间约为 10~15s。
自动反冲洗过滤器水流通过滤网时的速度称为过滤速度。在过滤面积一定时,过滤速度越大,过滤器的过滤能力越大,但会使某些污物容易“挤过”滤网,使过滤后的水质达不到使用要求。如果过滤速度过小,为了达到一定的过滤能力,则需要较大的滤网面积,这样会使过滤器的体积变大,造价升高。一般的自清洗过滤器的过滤速度都在 0.5~3m/s 之间。
自动反冲洗过滤器由于过滤器中的水流状态复杂,很难用式(2)计算出过滤器的水头损失。因此,规定在通过设计流量时,过滤器进出口之间的总水头差即为水头损失,这个水头损失一般通过试验确定。根据试验资料可以用式(3)的形式表示过滤器的水头损失与过滤流量之间的关系,与过滤器的形状、滤网的有效面积系数和过滤器的制造质量有关。
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