基于水稻田環境的旋耕機排放與噪音控制技術研究

王彩霞

(遼寧省農業機械化發展中心,沈陽 110034)

0 引言

水稻是中國重要的糧食作物之一,在農業生產中起著至關重要的作用。水稻田作為農業生產的重要生態系統之一,其生態環境的保護和修復對于維護生態平衡和促進可持續發展具有重要意義[1-3]。而旋耕機作為一種常用的耕作機械,其使用可以促進土壤松散,增加土壤肥力和通氣性,提高農作物的產量和質量。然而,旋耕機使用中排放的廢氣和噪音對水稻田生態環境造成的負面影響日益凸顯,特別是在近年來環保意識不斷提高的情況下,對其排放和噪音的控制要求也越來越高[4-5]。

因此,本文旨在研究如何減少旋耕機對水稻田環境造成的污染和噪音,為實現水稻田的生態保護和農業可持續發展做出貢獻。

1 旋耕機在水稻田中的作用和現狀

1.1 作用

旋耕機是一種常見的農業耕作機械,廣泛應用于水稻田中。它通過旋轉刀盤和鏵式刀片等工作部件,將土壤松散、翻轉、破碎,促進土壤通氣性和水分滲透性,從而提高土壤肥力和作物產量。旋耕機作用主要包括以下幾個方面[6]:

1)深松土壤。水稻根系生長較為發達,需要有深厚的土壤支持。旋耕機的旋轉刀盤和刀片可以將土壤松散,將深層土壤翻轉到表層,從而增加土壤的深度和肥力。

2)提高土壤肥力。旋耕機可以將秸稈、根系等農作物殘留物破碎,將其與土壤混合,加速其分解和腐熟,從而增加土壤有機質含量和養分供應。

3)改善土壤通氣性。旋耕機的作用可以增加土壤通氣孔隙的數量和分布,使土壤更適合水稻根系生長,并有助于排水排泥。

4)提高作物產量和質量。通過深松土壤、增加土壤肥力和改善通氣性等措施,旋耕機可以提高水稻田的生產能力和作物質量,同時也可以增加作物的抗病能力和適應性。

1.2 研究現狀

旋耕機在水稻田中的研究現狀如表1所示,僅是旋耕機在水稻田中的研究方向和部分成果,實際上還有很多相關的研究,例如旋耕機的結構設計、作業性能、安全性等方面的研究[7]。

表1 旋耕機在水稻田應用的研究現狀

2 旋耕機排放控制技術和噪音控制技術

2.1 排放控制技術

旋耕機的尾氣排放主要包括CO、HC、NOx和顆粒物等污染物,對環境和人類健康造成一定危害。為了降低旋耕機在水稻田中的排放,可以采取以下措施。

2.1.1 優化燃燒參數

優化燃燒參數是降低旋耕機排放的有效措施之一。在優化燃燒參數的過程中,可以通過改變燃料的噴射時間、噴油量、噴油壓力等,來改變燃料的燃燒方式和燃燒效率。此外,還可以通過改變進氣系統的結構設計和參數,例如進氣道的長度、形狀和截面積等,來優化燃燒過程中的進氣效果,提高燃燒效率。

1)調整噴油時間和噴油量。通過優化噴油時間和噴油量,使燃料在燃燒室內的混合和燃燒更加充分,減少未燃盡的燃料和有害物質的生成。

2)優化進氣系統。優化進氣道的長度、形狀和截面積等參數,提高進氣效率,使空氣與燃料混合更加均勻,提高燃燒效率和降低排放。

3)使用高效的燃油噴射系統。使用高效的燃油噴射系統,例如電控噴油系統、高壓共軌噴油系統等,可以使燃料噴射更加精確和穩定,減少燃料的浪費和排放。

2.1.2 改進排氣系統

排氣系統改進,可以采用多種技術,例如增加催化轉化器、使用顆粒捕集器、采用燃氣再循環等,來減少排放的有害物質。其中,最常用的技術是增加催化轉化器,其工作原理是利用化學反應將尾氣中的有害物質轉化為無害物質,從而降低排放濃度。

1)增加催化轉化器。催化轉化器是一種通過化學反應將有害物質轉化為無害物質的設備。在旋耕機排氣系統中,通過增加催化轉化器,可以將尾氣中的氧化氮、一氧化碳等有害物質轉化為二氧化碳、水等無害物質,從而降低排放濃度。

2)使用顆粒捕集器。顆粒捕集器是一種通過過濾和捕集顆粒物的設備,可以有效減少尾氣中的顆粒物排放。

3)采用燃氣再循環。燃氣再循環是一種通過將部分廢氣回收再利用的技術。在旋耕機排氣系統中,通過采用燃氣再循環,可以減少氮氧化物的排放,并且可以提高燃燒效率,降低燃油消耗和排放濃度。

2.1.3 使用環保燃料

使用環保燃料也是一種常用的旋耕機排放控制技術。環保燃料包括低硫燃料、生物燃料等。使用這些燃料可以減少有害物質的生成和排放,降低對環境的污染。

1)使用低硫燃料。低硫燃料是指硫含量低于標準的燃料,一般為低于0.05%。使用低硫燃料可以減少硫化物等有害物質的生成,降低對環境的污染。

2)使用生物燃料。生物燃料是指通過生物質轉化制成的燃料,如生物柴油、生物乙醇等。生物燃料具有良好的環保性能,可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放,同時也可以減少有害物質的生成和排放。

2.2 噪音控制技術

2.2.1 優化結構設計

優化結構設計是一種常用的旋耕機噪音控制技術。通過優化旋耕機的結構設計,減少旋耕機的振動和噪音產生源,可以有效降低旋耕機產生的噪音,減少對周圍環境和人體的影響。

1)減少旋耕機的振動源。旋耕機的振動是噪音的主要產生源之一,通過采用減振措施,在旋耕機關鍵部位添加減振裝置,如減振器、減振彈簧等,可以減少旋耕機的振動,降低噪音產生的強度和頻率。

2)優化旋耕機的結構設計。通過優化旋耕機的結構設計,例如改變旋耕刀的形狀和數量、優化傳動系統等,可以減少旋耕機產生的噪音。

3)平衡設計。通過平衡設計保證旋耕機在高速運轉時各零部件的質量分布和幾何形狀都處于均衡狀態,避免因不平衡而引起的噪音和振動問題。不僅可以提高旋耕機的性能,而且可以延長機器壽命。

2.2.2 采用降噪材料

采用降噪材料是降低旋耕機噪音的另一種常用技術。通過在旋耕機傳動系統和發動機等部位采用降噪材料,例如橡膠和泡沫材料等,可以有效地降低旋耕機產生的噪音。降噪材料的工作原理是通過吸收噪音產生的振動能量來降低噪音的產生。在旋耕機的傳動系統中,可以在軸承和傳動件之間添加橡膠墊等材料來減少傳動時的振動和噪音;在發動機和機身之間,可以采用泡沫材料等來隔音降噪。

需要注意的是,采用降噪材料來降低旋耕機噪音時,應選擇合適的材料和安裝位置,以確保降噪效果最佳。另外,降噪材料的使用也可能會對旋耕機的性能產生一定的影響,因此需要在使用過程中進行監測和調整。

3 應用效果及驗證

3.1 試驗設計

為驗證優化排放控制和噪音控制技術的效果,可以采用以下方法進行試驗。

3.1.1 排放試驗

在試驗室或者水稻田中設置旋耕機,采集尾氣中的有害物質濃度,并進行分析比較。將試驗結果與未采用排放控制技術的旋耕機進行比較,驗證排放控制技術的有效性。

3.1.2 噪音試驗

在試驗室或者水稻田中設置旋耕機,采集旋耕機的噪音數據,并進行分析比較。將試驗結果與未采用噪音控制技術的旋耕機進行比較,驗證噪音控制技術的有效性。

3.2 結果與分析

表2呈現了應用效果及驗證結果與分析的內容。可以看出,排放控制技術和噪音控制技術在試驗和實際使用中均取得了顯著的效果,表明這些技術在水稻田中的應用前景廣闊,具有重要的意義。

表2 旋耕機排放與噪音控制技術試驗結果

4 結論

綜合本文研究結果,旋耕機在水稻田中具有重要作用,但其排放和噪音對環境造成的影響也不容忽視。通過采用低排放發動機、優化燃燒、安裝催化轉化器等控制技術,以及使用降噪材料、減少振動、改進結構等方法來降低噪音,可以有效減少旋耕機的排放和噪音,保護水稻田生態環境,為農業生產和農民生活提供良好的環境條件。因此,在旋耕機的使用過程中,應該積極采取這些控制措施,以減少其對環境和人類健康的影響。