空气辅助喷雾器上的速率控制器

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关于马克Ledebuhr

Mark是一名喷雾技术的传道者,机械设计师和领域科学家,热衷于帮助找到有效和实际的应用解决方案。他是一位连续创业者,拥有超过25年的流体计量和喷雾应用系统设计和优化经验。他曾担任美国农业和生物工程师协会(ASABE)应用系统委员会主席,4个国际标准组织(ISO)喷雾应用系统技术委员会工作组成员,美国测试和材料协会(ASTM)农药系统(E35)委员会成员,是美国农药安全教育者协会(AAPSE)和农药管理联盟(TPSA)的成员。也许他最好的作品(除了他的花园)是与杰森·德沃博士在2020年合著的《空气喷射101》,《有效和高效喷洒指南》,这是空气喷射喷雾器操作的权威用户手册。他还会做上好的香肠和美味的泰式炒菜。

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使用速率控制器有许多优点,但它们的主要作用是保持恒定的应用速率。所有的喷雾器在山坡上,在赛艇末端,或在地面条件下改变速度。由于不受控制的喷雾器的流量是恒定的,施用量变化很大(在丘陵条件下高达40%)。速率控制器通过调节流量来补偿速度的变化。

丘陵地区的作业产生了高度可变的施用量。旅行速度的变化可以转化为40%的变异性。速率控制器调整流量来补偿。

农药不是直接保存的(因为增加的上坡速率已经抵消了减少的下坡速率),但考虑农药标签。列出一系列费率的标签取决于虫害压力和作物大小,但也弥补了性能低下的设备造成的不良覆盖。经验表明,当覆盖均匀性得到改善时,操作人员可以以最小的速度安全地喷洒。

经验还表明,当覆盖均匀性得到改善时,打包的好处也随之而来。即使是微小的改善也代表着投资的快速回报。同样重要的是,更一致的应用降低了上山时更高残留水平的风险,并改善了下坡时的作物保护。

现在,如果你想知道速率控制器是否适合你的操作,或者如果你现在应该停止阅读,请参考这个方便的决策支持矩阵:

这个决策支持矩阵将帮助您决定速率控制器是否适合您的操作。剧透警告:可能是。

速率控制器类

下表根据控制器控制流的方式对它们进行分类。这些分类依次更昂贵和复杂,但有相应的价值。例如,虽然这里没有指定,但高端费率控制器提供增值功能,如as-applied mapping(一个强大的管理工具)。

描述 优点 缺点
好:
监测和调整压力。用数学假设心流。
最少的移动部件。
简单的界面。
最低成本。
系统监测压力,但不记录流量。例如,如果喷嘴流量受到限制,背压就会增加。控制器将通过补偿来纠正压力,隐式地减少流量,但操作人员并没有注意到实际问题。
好:
监测和调整流量,而不是压力。
向操作符警告流中的更改。操作员通常将百分比错误阈值设置得稍微高一些,以忽略瞬时更改。 系统不会记录压力偏差。在启动速度下,压力可能降得太低。这可能导致止回阀运行不一致和喷淋模式崩溃。用高吊杆,顶部的喷嘴可以完全关闭。
最好的:
监测流量和压力,并调整流量。
-一致性应用的最佳可能性。
-流量和压力报警或自动补偿(用户设置硬停止)。
-提供一个低液位警告。
-存储预置校准,以快速切换块。
最高的成本。
陡峭的学习曲线。
——“wire-wiggling”。
操作人员经常选择在低速下过度使用,以平衡输出和雾化性能。

速率控制器的采用和组成

当我们写这篇文章时,只有不到10%的空气辅助喷雾器有速率控制器。在20世纪80年代那段黑暗的日子里,空气辅助操作人员不应该安装高流量、低压力的设备场喷雾机控制器.不匹配组件的历史和随后的糟糕体验继续阻碍广泛采用。

然而,今天的组件是专门用于空气辅助喷雾器的,并使安装更容易和更成功。做好准备工作并与制造商(不一定是当地经销商)沟通,以确保控制器及其所有组件满足您的需求。让我们来描述一下这些组成部分,这样你就准备好进行对话了:

  • 控制台
  • 流量计(s)
  • 流量控制阀(包括电动臂关断阀)
  • 速度传感器
  • 线束
速率控制器组件的例子。

控制台

控制台是接口。用户输入关于喷雾器、种植和校准数据的标准,并接收关于喷雾器性能的信息。选择用于空气辅助喷雾器而不是现场喷雾器的控制台。用于水平吊杆的管制员可以在两个维度上感知吊杆,但空中辅助管制员可以在吊杆上控制多个垂直吊杆或吊杆部分(见下图)。

用于垂直作物的田间喷雾器速率控制器在编程时必须被“欺骗”。领先的空中辅助速率控制器可以在单个垂直区域(左)分配流量,并为多个吊杆(右)调整条带(有时称为宽度)。

流量计

与速率控制器,流量检测由一个或多个流量计定位前置歧管。安全阀更像是一种安全装置,可以定义高压极限和旁路流量,如果需要的话。大多数速率控制器使用的流量计无法监测压力。在有效的同时,增加压力传感器可以确保喷嘴在所需的压力范围内工作。

涡轮式或桨式流量计价格便宜,而且准确。它们需要定期清洗,因为一些化学物质会积聚并干扰它们的活动部件。过滤有助于减少这个问题。磁性或超声波流量计没有运动部件,分辨率更高,测量范围更宽,不受喷涂溶液粘度或夹带泡沫的影响。然而,它们比机械仪表贵得多。

流量控制阀

不同于臂架控制阀是开启或关闭的,流量控制阀能够进行一系列的调整。阀门驱动由12伏伺服电机控制。精度的高低取决于阀门的类型。

  • 蝶阀:简单、便宜,通常适用于压力<10bar (150psi)的场合。有些在关闭时有小泄漏。当阀门打开时,控制就不那么精确了,因为节流孔几何上变大了。这使得测量范围很窄。
  • 校准球阀:适用于所有压力的版本。可以是简单的通过与蝶阀测量限制相似的球的流动。更好的球设计也提供了一个线性的流量通过整个调节范围,提供更稳定的速度控制的整个流量范围。一些制造商提供这些。所有球阀在关闭时都提供零流量。
左:蝶阀。右-球阀。注意打开角度的微小变化如何转化为孔板尺寸的巨大变化;这是很难手动控制的。伺服马达没有见。

与现场喷雾器相比,空气辅助喷雾器运行速度较慢,使用较低的流量。使用用于高流量、高速喷雾器的阀门是错误的。

  • 速度:阀门的额定连接尺寸(½”、¾”等)和开启时间(例如1-14秒是常见的)。许多速率控制器可以编程优化调整的速度和阀门的尺寸。
  • 精度:当控制阀开启范围超过90°时,控制流量的能力就不那么精确了。速度较慢的阀门精度较低,但稳定性较好。
  • 大小:阀门通径应该适应最大流量没有更多的.如果阀门太大,它只能测量开度前几度的流量。例如,我们假设使用了一个阀门,它的额定流量为200 L/min (50 gpm),额定时间为1秒。你的喷雾器仪表0-20升/分钟(0-5加仑/分钟)。这意味着整个测光范围发生在前十分之一秒。即使是速度极快的控制台,也会因为电脑超过目标而导致读数不稳定(也就是“狩猎”)。

控制阀是“维修部件”。密封、运动部件和研磨液意味着它们需要定期保养和最终更换。这是一个明智的预防措施,使它们易于获取和拆卸。我们建议将它们与快速连接(参见上面的速率控制器组件拼贴图的右上角)一起安装,以使现场维护更加快速和容易。

速度传感器

速度可以基于GPS,发动机转速表读数,雷达,或车轮旋转。更新的速度控制器甚至可以直接从拖拉机的数据中获取速度。价格、可靠性和作物状况都是你在选择时应该考虑的因素。

  • 全球定位系统(GPS):易于部署,非常精确(尤其是RTK-GPS),价格合理。然而,头顶的冠层会阻挡卫星信号。一些控制器用精密的内部运动学装置来补偿GPS的损失,这些装置测量喷雾器的惯性,并在GPS不可靠时计算速度。
  • 车轮转速传感器:这是一款入门级传感器,通常是一个簧片开关或霍尔效应传感器,用于检测安装在转轮上的耳钉螺母或磁铁。更多的磁铁可以提高精确度。它暴露在外面,容易受到物理损伤,读数会随着轮胎半径的变化而变化(在松软的地面上,轮胎半径会随着温度的变化而变化)。这就是为什么轮胎传感器在巷子里校准,油箱半满,两个轮胎压力相同。
  • 雷达速度传感器:利用多普勒效应来测量速度,雷达是最精确的传感器。它们不受地形、坡度或坦克体积的影响。它们可以安装在任何可以看到地面的地方。然而,它们是最昂贵的,如果它们失败了,通常是不可修复的。
  • 转速表速度传感器:他们测量拖拉机转速表的速度,并将其转换为行驶速度,这已经基本过时了。难以安装,容易出现与车轮传感器相同的不准确性。
  • 接口的传感器:相对较新的,一些速率控制器与拖拉机电子设备接口,以接收速度数据。ISOBUS,农业电子越来越多地采用的标准接口语言,使这种数据交换更加普遍。

线束

提到电线,我们似乎有点小题大做,但标准正在改变。许多控制器采用传统的模拟接线,但它们被新的ISOBUS选项淘汰了。

  • 传统的模拟:简单的电线与汽车或定制插头设计,以匹配组件。相对便宜,有时可现场修理,模拟线路携带信号电压(和电源)到控制器和驱动阀,并接收模拟传感器数据。通信是单向的:传感器到控制器,控制器到阀门。
  • 现代ISOBUS:总线系统更像是一个计算机网络,数字信号在控制器和每个部件之间来回传输。需要电源的组件直接连接到电池上。这样就得到了一个非常简化的工具。控制器的单ISOBUS线“菊花链”所有组件继电器命令和接收状态,使系统监测和诊断更容易和更有效。

结论

速率控制器是一个值得考虑的考虑,为您现有或未来的空气辅助喷雾器。评估您的需求,并与知识渊博的经销商或制造商合作,组装和安装适合您的操作系统。