离心泵和隔膜泵

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关于Jason Deveau (Spray_Guy)

Jason Deveau博士(@spray_guy)自2008年以来一直是OMAFRA应用技术专家。他研究并教授如何在特种作物、大田作物和受控环境中安全、有效和高效地应用农业喷雾剂。他是Sprayers101的共同管理人,Airblast10雷竞技app震中杯赞助商1教科书的合著者,骑自行车慢,跑得更慢。雷竞技苹果app下载官方版

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调整喷雾器设置

我们鼓励营办商调整空气喷雾器设置符合冠层大小、密度、间距和天气条件的变化。通过定期独立调整行程速度、喷嘴输出和空气设置,提高了应用的效率和准确性。

空爆设计是高度可变的。

不灵活的喷雾器设计导致了设备和作物之间的次优匹配。例如,喷雾器的目的是在一次喷洒中吹过多行,因为它们的高生产率而得到推广,但通常会损害覆盖均匀性或漂移控制。在另一个例子中,小容量吹雾器利用高速空气雾化喷雾,并被推广为节约水和/或农药的一种手段。但是,对于许多这样的喷雾器,减缓空气速度以减少漂移可能会导致不希望的喷雾质量变化。

即使有齿轮风扇,安大略省的许多空气喷雾器对于葡萄藤、藤条、灌木莓和高密度的果园来说也太过强大。出于安全考虑,手动阻塞进气口或调整风扇叶片间距,我感到不舒服。风扇档位和转速是调节空气能量的优良手段。另外,我们有时也成功地通过提高牵引机的档位和降低油门来减少空气能量(GUTD),但它只适用于非常特定的情况。

根据我的经验,轴向空气喷雾器上的离心泵在喷洒中小型树冠(即不是坚果或柑橘)时破坏了调节效果。在GUTD的情况下,减缓风扇降低喷嘴的压力。适度的压力调节可能是可行的,但通常操作人员必须更换更大的喷嘴来维持流量。空心锥形喷嘴只有在大流量增量(平均0.5 gpm)时才可用,并且增加流量往往会导致过多的流量。操作员也许可以提高行驶速度来补偿,但这违背了最初的意图:现在必须重新考虑空气设置。

在这种情况下,为什么安大略的一些空吹运营商仍然选择带离心泵的空吹喷雾器?让我们考虑一下安大略省的乔治亚湾地区,许多制造商、分销商和机械师将其称为“加拿大离心泵的最后堡垒”。

记住,安大略的风吹作物主要是小到中等大小的冠层-离心泵是一种常见的和合适的泵,用于大冠层,如坚果和柑橘。

气泵(安大略省)

安大略的乔治亚湾地区。

风吹喷雾器的设计变化很大,具有多样性泵的风格.活塞式(或柱塞式)、蠕动式、拖拉机-液压驱动的离心泵只是少数几种。从历史上看,John Bean和FMC喷雾器上的活塞泵和离心泵是加拿大的空气喷射标准。

在20世纪50年代,乔治亚湾是斯旺森喷雾器公司的所在地,该公司生产以迈尔斯离心泵为特色的空气喷雾器。这种喷雾器很适合该地区的标准苹果园。巨大的树冠需要大量的施药,粗糙粗糙的树皮上滋生着螨虫,这就需要喷雾剂。为了实现这一目标,喷雾器以5公里/小时(3.1英里/小时)的速度在7米(24英尺)的间隔内行驶,在10巴(150 psi)的压力下工作,排放高达3750升/公顷(400美制加仑/交流电)。在当时,隔膜泵无法做到这一点,即使以0.8公里/小时(0.5英里/小时)的速度行驶。

斯旺森喷雾器(这一个可能来自美国佐治亚州)。

到20世纪70年代,荷兰的金克尔德空气切变喷雾器(离心泵)被引入安大略省,并作为一种使用较少农药的方式得到推广。也许在他们的时代之前,他们从未真正起飞,因为果园对于他们的集中(即小容量)应用来说仍然太大了。到20世纪80年代,一波以隔膜泵为特色的意大利制造的喷雾器(例如Good-Boy或GB)通过Rittenhouse等分销商进口到尼亚加拉地区。

与Kinkelder相似,这是安大略省最后的KWH空气剪切喷雾器之一。把2018。
意大利制造的Good-Boy(或GB)。

由于不熟悉的操作人员未能给直驱隔膜轴上油,或将油门转速超过540转/分钟,或将流量分流,以增加流向臂架的流量,因此出现了许多误用的情况。在相对较大的储罐中减少搅拌会导致集中的喷雾混合物堵塞吸入过滤器并破坏隔膜泵。这是一个不吉祥的开始,但隔膜泵反弹,今天我们估计安大略省90%的空气喷射喷雾器都有隔膜泵,而其余的大多是离心泵。安大略的一个空气爆破经销商声称,每卖出一个离心,就能卖出50个膜片,但不是在乔治亚湾。

是区域性的历史还是隔膜“成长的烦恼”的长期记忆传播了对离心泵的需求?也许是出于维护、费用或易用性的考虑。经销商声称离心泵更便宜,但这些节省被定制安装成本所抵消。也许是天气条件或作物形态使离心种植更适合?让我们考虑隔膜泵和离心泵的相对优点和局限性。

设计

离心泵

离心泵-爆炸视图。

大多数离心泵通过重力给料,这就是为什么它们位于喷雾器的底部。虽然在安大略省不太常见,但也有自吸版本,可以在外壳中储存液体,或采用巧妙的管道,使喷雾器的位置更容易接近。

发动机驱动的离心式喷雾器是安大略省的人工制品。更常见的pto驱动叶轮在高速下工作,需要>1:4的速度升压机构(例如变速箱、皮带轮或液压马达),并且与膜片不同,它们产生平滑的流动,不需要脉冲抑制。虽然技术上没有要求,但大多数在泵出口和喷嘴关闭阀之间都有一个安全阀,以处理压力的变化。

隔膜泵

隔膜泵-爆炸视图。

隔膜泵是自吸的,并且易于接近,因为轴通过泵以540转/分的速度为风扇供电,而不需要上升。流量与泵速成正比,而泵速又取决于拖拉机的PTO速度。采用压力调节器控制旁通流量,便于调整喷嘴输出。

泵流量和GUTD

离心泵能够在较低的喷嘴压力下获得更高的流量,因此要求更高马力比隔膜泵。请注意离心泵在90 psi和100 psi(红色曲线阴影下的红色部分)与隔膜泵(蓝色曲线阴影下的蓝色部分)之间的相对流量差异。

对于普通离心泵(红色)和隔膜泵(蓝色),在恒定转速下流量与PSI的相对差异。阴影压力代表90到100 psi。

离心泵

离心泵的流量曲线急剧下降;压力(不是RPM)决定流量。如果你要在pto驱动的离心泵上节流,减少的流量将降低建立喷嘴压力的能力。这意味着风扇速度不能与喷嘴压力分开,降低空气速度意味着重新喷嘴。

不同转速下的离心流量。阴影压力代表90-100 psi。

虽然在安大略省很少见,速率控制监控器可用于(无论泵类型)校准输出基于目标率,速度和物料流量使用的旅行速度和流量传感器。然而,如果离心泵被节流以降低空气速度,它们不能补偿前面提到的喷嘴压力损失。

在任何情况下,离心泵的节流会导致一种称为吸入或再循环空化(又名ping)的情况。微小的高压气泡在叶轮的吸力一侧形成,爆炸性地使叶轮凹陷。这种损伤类似于腐蚀,它会引起振动,使泵过早磨损。

进口侧的任何限制(例如,堵塞的吸入过滤器,塌陷/尺寸过小的管道)都可能导致体积损失,从而损坏离心泵。“死头”(即关闭出口)可能在短时间内发生,但它会迅速导致热量积聚,从而造成损坏。

隔膜泵

隔膜泵的流量曲线更平坦,效率更高;RPM(不是压力)决定流量。如果您通过将PTO节流到540转/分以下来减慢风扇的速度,流量会适度下降,但剩余的容量允许足够的流量进入喷嘴而没有压降。只要拖拉机不拖,噪音就更小,油耗更低,操作人员无需更换喷嘴就能调节空气。如果需要改变喷嘴流量,隔膜泵上的压力调节器可以用来调节喷嘴的工作压力。

隔膜流量在不同的RPM。阴影压力代表90-100 psi。

隔膜泵能够承受高压,但在安大略省很少在150psi以上运行。与耐压盘芯相比,成型空心锥在20-120 psi范围内运行良好。因此,虽然调节器和弹簧的大小是根据泵的最大设置,但它们不能反映使用模式。相对较重的弹簧过于僵硬,无法补偿压力的变化(例如在山上行驶或关闭一个臂架),其行为更像是一个固定的旁路,并破坏了校准。中更详细地讨论了这一现象这篇文章

维护

离心泵

具有自润滑轴承和优质密封件(如碳化物)的离心泵,季节性维护并在曲线的最佳效率点运行,将可靠地运行多年。

离心泵的支持者声称他们是低维护(与隔膜泵相比)。这可能是轶事,因为泵在喷雾器的外部位置和他们的容忍疏忽。一个被误用的离心泵会逐渐失效,直到密封泄漏或压力下降被注意到,它才会被遗忘。在后一种情况下,由于喷嘴磨损而增加的流量可以掩盖问题,因为喷雾器继续覆盖相同数量的公顷。经常被忽视的是,离心喷雾器上磨损或不对齐的输送带也会导致流量损失。操作人员可能会注意到,尾风将喷雾吹到传送带上,可能会导致滑动,降低喷嘴压力。

隔膜泵

人们对隔膜泵的寿命和保养意见不一。一些人声称,只要定期换油,它们就很可靠,维护成本低。另一些人认为,复杂的连杆、o形环和阀门比简单的离心式需要更多的维护。与仅仅失去压力的离心泵不同,容积泵的故障是完全的,需要立即维修

很大程度上取决于膜片材料和被喷的产品。例如,腐蚀性材料(如硫酸铜、尿素等)要求聚合物歧管尽量减少与金属的接触。金属歧管不耐风雨。

隔膜泵可以长时间处于干燥状态。这会产生热量,但通常不会导致故障。暴露在真空中会发生故障,这可能发生在肮脏的吸入过滤器或长且/或尺寸不合适的吸入管路,甚至在压缩行程中缺乏油支撑(由过度旋转引起)。

虽然三缸设计可能不需要脉动阻尼,但大多数需要一个蓄能器来抑制每次冲程产生的脉动。不适当的调整可能导致锤击导致支架和阀门开裂,并可能加剧软管上的摩擦点。使用直接传动轴的隔膜泵(即携带PTO到风扇)在转弯时受到传动轴的推力。让它们保持润滑是很重要的。

总之,两种泵设计的寿命和维护要求似乎差不多。它们取决于被喷的产品,泵材料的质量,以及遵守制造商关于正确使用和预防性维护的说明。

结论

安大略的空气特异性作物变得更小,更近,更密集。通常不需要高液体量和空气速度。鼓励操作人员使用Crop-Adapted喷涂调整风扇速度和喷嘴输出作物和天气。在我看来,隔膜泵促进了这一点,从而降低了投入成本,减少了漂移,提高了覆盖均匀性。我认识到这需要操作人员的技能和努力,设置和忘记离心泵可能很有吸引力,但如果它导致不必要的环境影响,这是不可接受的。

最后,喷雾器制造商在选择泵、雾化和空气处理系统时,要考虑安全性、有效性、可靠性和价格点。在选择最适合其操作的喷雾器时,操作人员必须认识到喷雾器设计的功能和局限性。

我仍然不知道为什么像乔治亚湾这样的地区似乎更喜欢一种泵而不是另一种。也许这只是从众心理。也许他们知道一些我不知道的事。但是考虑一下:空气喷雾器的平均寿命是30年。做了这么长时间的决定。

做出明智的选择。

特别感谢许多经销商,制造商,工程师,机械师和最终用户,帮助告知这篇文章。

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