本发明专利技术公开一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，由供水供能模块、循环脉冲模块、标准化喷洒模块和数字传输模块组成。光照强度随时间发生变化时太阳能电池板的输出功率发生变化，影响水泵提水到水气罐的效率，但只会改变充水时间，水气罐充水过程中罐体内压力增加到压力开关设定值时，将信号传递给电磁阀实现标准化稳定喷洒，罐体和喷头处安装压力传感器、罐体底部电子秤记录喷水充水的重量，将这些时实数据通过采集模块和数字变送器传送至电脑，本发明专利技术不仅节约资源实现稳定喷洒也可以调节田间小气候。洒也可以调节田间小气候。洒也可以调节田间小气候。
【技术实现步骤摘要】
一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置
[0001]本专利技术属于农业喷灌设备
，具体涉及一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置。
技术介绍
[0002]近年来，太阳能光伏提水灌溉在全球范围内广泛应用，比较常见的模式为光伏提水至高位水池储能，并结合滴灌或渗灌进行灌溉作业，具有良好的节水节能效果。中国专利申请号为201310299986.2，名称为一种全方位喷灌的太阳能喷灌系统公开了一种由太阳能电池方阵与蓄电池组组成的供电系统给喷灌水泵供能，通过节能设备达到节约能源的目的，由于传统喷灌工作压力高，对水泵输出功率要求大，导致光伏系统所需的太阳能电池板数量多，投资大；另外由于太阳能电池板输出功率受太阳辐照度变化的影响，输出功率不稳定，应用中需要匹配蓄电池提高供电保证率，进一步增加了光伏系统投资。中国专利申请号为201620489833.3，名称为一种平移式太阳能喷灌机公开了另一种以太阳能和发电机输出的电能驱动平移式太阳能喷灌机行进，在太阳能喷灌方面，其原理也仅是采用太阳能满足了机组行走的动力需求，而对于喷头工作的压力，仍采用传统能源。中国专利申请号为201710035549.8，名称为一种太阳能自动间歇喷灌的控制方法及其装置，公开了一种通过太阳能电池板输出的电能供给储能单元充电，储能单元电压达到预设值时触发开关控制电路驱动电磁阀的开闭，简化目前喷灌装置的控制手段及设施，节约资源，但是喷灌本身还是采用传统的能源。因此，通过太阳能提水开展中高压喷头喷灌作业的系统，目前尚无相关研究报道。
[0003]低压喷灌是当前国际喷灌领域发展的主流趋势，其主要目的是为了降低喷灌系统能耗，但低压喷灌存在水流破碎不充分现象，引发水量分布集中，造成地表径流和土壤侵蚀等问题。而对于以太阳能作为提水动力来源而言，实现稳定可控的中高压喷灌更具有经济价值和应用意义。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术中存在问题与不足，本专利技术的目的是提供一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，该装置以太阳能作为唯一提水动力来源，不需要蓄电池储能，同时实现喷洒质量稳定可控的循环脉冲喷灌装置。
[0005]为了达成上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，由循环脉冲模块、标准化喷洒模块、供水供能模块和数字传输模块构成；所述供水供能模块由水箱、直流隔膜高压泵和太阳能电池板构成；所述循环脉冲模块由压力开关、电磁阀和延时继电器构成；所述标准化喷洒模块由喷头和水气罐构成；所述数字传输模块由数采终端电脑、第一数字信号压力变送器、第二数字信号压
力变送器、电子秤、数字变送器和模拟量采集单元构成；所述太阳能电池板为直流隔膜高压泵直接供能，所述直流隔膜高压泵的进出水口分别与水箱和水气罐的进水口连通；所述水气罐顶端开有螺孔，安装有第二数字信号压力变送器，侧壁中部位置开有螺孔，安装有压力开关，侧壁下部位置设有出水孔，经输水管道与安装在喷头支架上的喷头连接，底部设排水孔；所述压力开关经延时继电器与电磁阀相连；所述水气罐放置在电子秤上，所述电子秤经过数字变送器与数采终端电脑连接，所述数采终端电脑与模拟量采集单元连接；所述模拟量采集单元分别与第一数字压力传感器、第二数字压力传感器、压力变送器和电流变送器连接；所述的电磁阀和第一数字压力传感器安装在喷头上；所述压力变送器和电流变送器与太阳能电池板连接。
[0006]在直流隔膜高压泵与水气罐连接的管道上安装有电子流量计和第二抗震压力表。在喷头上安装有第一抗震压力表。
[0007]所述压力开关为微压可调机械式自动常开型压力开关，压力调节范围0.1
‑
1.0MPa。
[0008]所述电磁阀为DC24V节能不发热电磁阀。
[0009]所述延时继电器采用DC24V电压，延时范围0.5
‑
5s。
[0010]所述喷头为中压全圆喷洒摇臂式喷头。
[0011]所述水气罐为碳钢材质30L圆柱形储气装置，防爆等级1.25MPa。
[0012]所述直流水泵为DC24V高压隔膜泵，最大扬程100m，流量30 L/min。
[0013]与现有技术相比较，本专利技术的一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置具有以下有益效果：1.本专利技术的耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，与传统太阳能喷灌装置相比，在对太阳能的利用上存在较大区别，直流隔膜高压泵首先向水气罐内注水，罐内空气同时被压缩，只有当被压缩空气的压力势能达到统一设定值时，压力开关才会触发电磁阀开启并进行喷洒，这保证了喷头每次喷出的水量以及水量分布都相同，从而避免光伏出力波动对喷洒质量的影响。
[0014] 2.本专利技术的耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，喷灌强度不高于1mm/h，可适于所有类型土壤的灌溉而不产生径流和侵蚀，喷洒水量分布均匀，组合喷洒均匀系数不低于85%，灌溉水利用效率高。
[0015] 3.本专利技术的耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，可长期保持土壤和小气候的湿润，为作物生长提供有益环境。
[0016] 4.本专利技术的耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，可有效减小灌溉系统管路尺寸规格，降低系统投资。
[0017]5.本专利技术的耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，适用于偏远电力缺乏的喷灌地区，尤其是为坡耕地农业生产灌溉提供一种经济适用、节能环保的高效节水灌溉装置，符合我国灌溉需求现状。
附图说明
[0018]图1为本专利技术喷灌装置的结构示意图；图2为本专利技术喷灌装置的工作机制示意图；
图3为本专利技术喷灌装置的阀控原理图；图4为本专利技术喷灌装置喷洒周期示意图；图5为本专利技术喷灌装置的水气罐重量变化图；图6为本专利技术喷灌装置水气罐压力和喷头压力周期性变化图；图7为本专利技术喷灌装置高速采集单周期水气罐泄压变化过程图；图8为本专利技术喷灌装置高速采集单周期喷头压力变化过程图；图9为本专利技术太阳能循环脉冲喷洒水量分布与常规太阳能连续喷洒水量分布对比示意图。
[0019]图中标号代表：1太阳能电池板，2直流隔膜高压泵，3水箱，4水气罐，5压力开关，6电磁阀，7喷头，8延时继电器，9喷头支架，10第一数字压力传感器，11第一抗震压力表，12第二数字压力传感器，13电子秤，14多通道数字变送器，15压力变送器，16电流变送器，17数据终端电脑，18电子流量计，19第二抗震压力表，20模拟量采集模块。
具体实施方式
[0020]参照图1，一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，由供水供能模块、循环脉冲模块、标准化喷洒模块和数字传输模块组成。
[0021]所述供水供能模块由水箱3、直流隔膜高压泵2和太阳能电池板1构成。
[0022]所述循环脉冲模块由压力开关5、电磁阀6和延时继电器8构成。
[0023]所述标准化喷洒模块由喷头7和水气罐4构成。
[0024]所述数字传输模块由数采终端电脑17、第一数字信号压力变送器10、第二数字信号压力变送器1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耦合压缩空气储能的太阳能循环脉冲喷灌装置，其特征在于:由供水供能模块、循环脉冲模块、标准化喷洒模块和数字传输模块组成；所述供水供能模块由水箱（3）、直流薄膜高压泵（2）和太阳能电池板（1）构成；所述循环脉冲模块由压力开关（5）、电磁阀（6）和延时继电器（8）构成；所述标准化喷洒模块由喷头（7）和水气罐（4）构成；所述数字传输模块由数采终端电脑（17）、第一数字信号压力变送器（10）、第二数字信号压力变送器（12）、电子秤（13）、数字变送器（14）和模拟量采集单元（20）构成；所述太阳能电池板（1）为直流薄膜高压泵（2）直接供能，所述直流薄膜高压泵（2）的进出水口分别与水箱（3）和水气罐（4）的进水口连通；所述水气罐（4）顶端开有螺孔，安装有第二数字信号压力变送器（12），侧壁中部位置开有螺孔，安装有压力开关（5），侧壁下部位置设有出水孔，经输水管道与安装在喷头支架（9）上的喷头（7）连接，底部设排水孔；所述压力开关（5）经延时继电器（8）与电磁阀（6）相连；所述水气罐（4）放置在电子秤（13）上，所述电子秤（13）经过数字变送器（14）与数采终端电脑（17）连接，所述数采终端电脑（17）与模拟量采集单元（20）连接；所述模拟量采集单元（20）分别与第一数字压力传感器（10）、第二数字压力传感器（12）、压力变送器（15）和电流变送器（16）连接；所述的电磁阀（6）和第一数字压力传感器（10）安装在喷头（7）上；所述压力变送器（15）和电流变送器（1...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴普特，葛茂生，张骞文，朱德兰，张林，蔡耀辉，孙世坤，魏福强，李想，杭玉情，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：
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