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新型低能耗多功能节水灌溉装备关键技术研究与应用
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  • 公布年份:
    2015
  • 中图分类:
    S277.94
  • 关键词:
  • 成果简介:
    中国是严重贫水国家,水资源供需矛盾突出是中国可持续发展的主要瓶颈。农业用水约占总用水量的62%,大力发展节水灌溉是促进水资源可持续利用、确保粮食安全的战略举措。轻小型灌溉机组作为一种典型的节水灌溉装备,应用面积约占全国喷灌面积的60%,在农业生产及抗旱减灾中发挥着重要作用。针对原有灌溉装备功能单一、能耗高、结构复杂、可靠性差等急需解决的重大行业难题,项目组依托国家水泵工程中心、流体机械及工程国家重点学科,在国家“863”计划、“十五”重大专项等支持下,取得了如下创新成果:建立了低能耗轻小型灌溉系统。揭示了轻小型灌溉机组技术参数对能耗指标的影响规律,建立了水量分布计算与评价模型,首次提出了基于遗传算法的泵工况与管路装置优化方法,研制了移动与固定两用、喷灌与软管灌溉两用机组,实现了变幅喷洒及多功能灌溉。系统能耗平均降低14.4%,喷灌均匀度达0.85-0.92,解决了轻小型喷灌机组适应性差、能耗高、均匀性差等行业难题。研发了系列多功能喷洒设备。首创了附壁射流喷头驱动和控制技术,建立了附壁稳态切换数学模型,提出了新型喷头设计理论与方法,发明了隙控式全射流喷头、多功能喷头和变量喷洒喷头,实现了射程、雾化程度可调和变域变量精确喷洒,射程增加0.6-2.7m,水量分布均匀性提高7%-10%,解决了传统喷头驱动机构复杂、功能单一和水量分布不均匀的行业难题。创制了节能节材提水装备。创建了新型深井泵设计方法,解决了效率和扬程难以同时提离的行业难题,与国内外同类产品相比,效率最多提高8个百分点,单级扬程平均提高15%-50%,泵体长度及成本减少1/3;创新了射流自吸装置、组合压水室结构,提出了新型自吸喷灌泵设计方法,突破了效率和自吸性能难以同时提离的瓶颈,效率提高5-9个百分点,自吸时间缩短20%。项目获授权发明专利33件、实用新型专利12件,软件著作权9件;制定国家和行业标准9部;出版著作4部;发表论文150篇,其中SCI、EI收录104篇;培养博士、硕士40余名,获全国优博提名1篇、全国大学生“挑战杯”一等奖2项、全国节能减排竞赛特等和一等奖各1项。经过10余年系统深入的研究和推广应用,形成了低能耗多功能节水灌溉装备理论与设计方法,研制出20余种新型机组及产品,关键技术达到国际领先水平,成果获教育部科技进步一等奖、中国机械工业科学技术一等奖、中国农业节水科技一等奖及中国国际工业博览会银奖。研究成果已被节水灌溉行业普遍采用,广泛应用于农田、园林、设施农业等领域,转让、应用和技术辐射了全国26个省、市和自治区.应用面积占国内喷灌面积的22%。系列产品已被行业主要骨干企业批量生产,占国内同类产品总产置的55%以上。仅据上海华维、江苏旺达等17家企业统计,近三年新增销售额38.02亿元、利润3.42亿元、税收2.99亿元,创汇3.09亿美元,产品远销欧美、东南亚等20多个国家和地区。获全国农机推广鉴定证书,被列入中央抗旱物资采购项目。该项目提升了中国节水灌溉装备技术水平,在引须行业发展、抗旱减灾、节能减排等方面发挥了重大作用。
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