水驅自清洗網式過濾器在滴灌作業中的應用

褚福偉，張魯云，孟祥金

（1.新疆生產建設兵團第七師奎管處柳溝灌溉分公司 新疆胡楊河833203；2.新疆農墾科學院機械裝備研究所）

過濾器做為微灌系統的“心臟”，在滴灌系統中一般稱為“首部”，其作用至關重要[1]。目前常見的過濾器的滴灌系統首部，有離心加網式過濾器、砂石過濾器、自清洗過濾器；自清洗過濾器又分為水驅自清洗網式過濾器、電動橫向往復掃描清洗網式過濾器和電動循環清洗網式過濾器。

在選擇過濾器時，通常井水滴灌一般采用離心加網式過濾器。離心加網式過濾器保養維護方便，工作時可以連續自動排沙，但不能除去與水比重相近和比水輕的有機質等雜物，濾網易于被大量沉淀或污物堵塞，需要經常清洗，清洗時，要先關泵，取出濾網進行人工清洗或更換濾網，灌溉系統必須停水，效率較低；含泥沙的渠水滴灌一般采用砂石過濾器或自清洗網式過濾器。在所有過濾器中，用砂石過濾器處理水中有機雜質和無機雜質最為有效，去除雜質的能力較強，但使用不方便，操作復雜，價格較貴，且管理程序需按標準執行，要求高。

1 工作原理

125 團地處第七師胡楊河市柳溝鎮，現有耕地2.2萬hm2，灌溉用水主要來自柳溝水庫，滴灌用水采用渠水，水質含泥沙量較大，目前滴灌首部過濾器主要是采用水驅自動清洗網式過濾器。

水驅自動清洗網式過濾器是一種利用水力學原理[2]，通過自身產生的驅動力進行反沖洗的驅動，根據進出水口的壓力差來控制排污的開關，在不停水的情況下自動開啟沖洗閥門，將污物沖出罐外?？蛇_到以往組合過濾器的（離心+砂石+篩網過濾器）三級過濾效果，并克服了以往過濾器體積大，水頭損失大，操作復雜的缺點。

水驅自動清洗網式過濾器主要有進水和粗濾腔、細濾腔、凈水出水腔、排污腔、粗濾網、骨架細濾網、清洗軸、出水電動蝶閥、排污電動蝶閥和控制箱組成，如圖1。工作時，灌溉水由進水口進入粗慮腔，灌溉水經粗率過濾較大雜質后進入細濾腔，灌溉水經骨架細濾網過濾將大于篩網孔的粉粒、砂粒、水垢等污物與水分離，粉粒、砂粒、水垢等污物附在骨架細濾網的內表面上，當出水口壓力小于進水口壓力一定值時，出水電動蝶閥、排污電動蝶閥啟動，出水電動蝶閥逐漸關小，同時排污電動蝶閥打開出水，驅動螺旋槳葉輪和清洗軸轉動，清洗軸吸嘴緊貼骨架細濾網內壁旋轉，將水和污物一同沿清洗軸內孔進入排污腔經排污電動蝶閥排除罐外。當出水口壓力接近進水口壓力一定值時出水電動蝶閥自動打開，排污電動蝶閥自動關閉，清洗軸停止轉動，排污結束，過濾器繼續工作。

圖1 水驅自清洗網式過濾器原理

2 基本參數

自動自吸式過濾器是一種水驅自清洗網式過濾器[3]，具有自動排污功能、工作效率高且節能，體積小、水頭損失小，易操作，適合當前農田節水灌溉要求。

工作流量（m3/h）180～200

工作壓力（MPa）0.2～0.25

網面精度（mm）0.13～0.21

水泵揚程（mm）38～45

第一級過濾網面孔徑（mm）1.21

第二級過濾網面孔徑（mm）0.13～0.21

3 結構特點

采用直徑為1m筒體，上下用封頭密封，下進水，側出水，上封頭，采用法蘭連接，便于維修、維護、兼排污，如圖2。筒體內裝有上板、下板組成三個室，一級過濾室、二級過濾室、排污室。中間有空芯的驅動連桿、軸、吸頭、連桿，并連通[4]?？招妮S與上板中心孔采用尼龍材料做外套，水潤滑，轉動靈活阻力小。一級過濾為10 目網，二級采用80～120 目或孔徑為0.21～0.13mm（可選）高強度不銹鋼網，拉鉚釘固定，網面平展，強度高。

當水由進水管進入一級過濾室[5]，一些漂浮物、大顆粒雜質等被10目網擋住，水進入二級過濾室，泥沙被吸附在細網面上，過濾過的水由出水管流出，當細網面上的泥沙或雜質越積越多，進水口和出水口的壓差逐步增加到一定值時，電控或手動打開排污閥，排污室壓力大大下降，又造成驅動連接桿內、軸內、吸桿、吸頭內的壓力下降，在吸頭部分由于外部水壓的作用，吸頭前，網外側的水開始由外向網面、吸頭產生一股強的急流，使網面上的泥沙，雜質等被吸入吸頭內，再由空心軸、驅動桿、排污室、電動閥排出罐體外。驅動桿在出口急流反沖作用下旋轉，同時帶動四個吸頭旋轉，吸取整個網面的泥沙和雜質。結束后電動閥關閉，吸桿吸頭內、軸內、驅動桿內、排污室內壓力上升為二級過濾室的壓力，排污結束。

圖2 水驅自清洗網式過濾器結構

4 排污方式

（1）自動自吸排污（主要排污方式）由控制器、電控制箱、電動蝶閥形成的閉環控制。

（2）電控手動自吸排污方式（輔助排污，安裝調試時使用）操作面板、電控制箱、電動蝶閥形成的開環控制。

（3）電動閥也可換成手動閥（輔助排污，應急時使用），手動進行排污（手動打開排污閥，手動關閉出口閥，完成后復位）。

5 過濾器性能

水泵流量：180～200m3/h；水泵揚程：38～45m；沉淀池：長度50m 以上，寬度8～10m，深度1.5～2 m（中間有隔斷3個以上）；電源：380V（三相）；水泵泵頭：應有10目以上的網面隔離（不能有大的雜物進入）；水質：地下水、地表水。

有一定量的污物時自吸式過濾器會自動排污，工作時一般水頭損失約為2～3m。水泵、過濾器工作效率高，過濾器實際占地面積2～3m2，節電、節省人力、節約能源、節省基建投入。罐體內部組件可拆卸，進出口法蘭直接連接，易于維護安裝。操作簡便，正常工作時自動排污，調試時按鈕操作。網面精度為0.13～0.21mm（可選）高強度不銹鋼網。（相當于80～120目標準網），網面工作面積2.7m2。

在相同條件下，水驅自清洗網式過濾器與傳統砂石過濾器+網式過濾器的性能指標對比如表1，從表中可以看出，除了價格稍貴，水驅自清洗網式過濾器其它各方面的性能都要優于傳統砂石過濾器。

表1 水驅自動清洗網式過濾器與砂石過濾器性能指標

6 特點

（1）精確過濾[6]：根據用水要求選擇不同精度的過濾網。

（2）高效反沖洗：高速和徹底的反沖洗，只需20 s 左右可完成，反沖洗水只占出水量的0.5%。

（3）全自動運行：反沖洗過程輪流交替進行，工作、反沖洗狀態之間，自動切換，可確保連續出水，系統壓損小。

（4）標準模式化：標準模式化系統設計，用戶可按需取舍，靈活可變，互換性強。

（5）節省占地：可靈活利用邊角空間，因地制宜安裝，占地很少。如200m3/h的處理水量，一般水質，過濾為等級120目的設備占地僅3m2。

（6）運行可靠維護簡單：幾乎不需日常維護，安裝操作方便，部件100%經工廠檢測和試運轉，不需專用工具，所需備品備件很少。

（7）使用壽命長：高科技不銹鋼過濾芯堅固、無磨損、無腐蝕，極少結垢，經多年實用驗證，過濾和反洗效果不會隨使用時間而變差。

（8）實時自清洗：當濾網內外水頭損失達到預設值時自動清洗。

7 結論

新疆兵團滴灌系統運行管理由團場專業部門管理，逐漸過渡到連隊用水管協會管理，由行政管理逐步過渡到由職工自我管理。團場改革后，各部門放松了對泵房的監管，在運行中，平時不保養、過濾器損壞后不維修，只是把過濾器濾芯拆除了事。長此以往易造成地下管網淤塞，影響滴灌系統的工作質量。出現這種情況一是對過濾器的功用不了解，二是對過濾器維修養護知識缺乏。解決滴灌系統中存在的問題，提高滴灌系統的運行效率，應加強相關操作人員的專業技術培訓，以提高過濾器的維護水平，保障滴灌作業正常進行。