CN106171233B - 用于水溶肥的浓度恒定控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水溶肥技术领域，具体地说是一种用于水溶肥的浓度恒定施肥设备及其浓度恒定控制方法。包括搅拌罐、水泵，在搅拌罐输出端连接增压泵，增压泵的输出端通过过滤器连接二位三通阀，所述水泵连接在二位三通阀的一个输出端口，二位三通阀的另一个输出端口通过回流管连通搅拌罐的内腔；搅拌罐上设置罐内浓度传感器，在二位三通阀的输入口设置罐外浓度传感器，罐内浓度传感器和罐外浓度传感器的信号输出端连接到控制器的信号采集端，所述控制器的控制端连接到二位三通阀。其搅拌效率高、罐内浓度分布均匀，灌溉过程中肥料浓度稳定性好，有利于实现精准施肥，避免肥、水的浪费以及由此带来的环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及水溶肥技术领域，具体地说是一种用于水溶肥的浓度恒定控制方法。
背景技术
水溶肥料是指能够完全溶解于水的含氮、磷、钾、腐植酸、微量元素复合型肥料。从形态分有固体颗粒水溶肥和液体水溶肥两种。从养分含量分有大量元素水溶肥和微量元素水溶肥、功能性水溶肥等。水溶肥料作为一种新型肥料，施用方法非常灵活，可以土壤浇灌也可以叶面喷施，还可以滴灌和无土栽培。但无论哪种施肥方法，为达到最佳效果，对其浓度要求非常高。现有水溶肥的施肥设备只是将水溶肥和水简单混合后输出，难以精确控制其浓度配比。不仅造成肥料的浪费，还容易影响肥效的发挥，造成环境污染。部分带有浓度检测装置的施肥设备也只能检测搅拌罐内的浓度，当罐体较大的时候，在不同的检测位置会有不同的读数，误差较大。另外，在实际施肥作业中，经常在灌溉施肥的同时调配水溶肥，浓度检测的滞后性也影响着水溶肥浓度的恒定，造成浓度忽高忽低，影响精准施肥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浓度稳定性好、实现精准施肥的用于水溶肥的浓度恒定控制方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
本发明所述用于水溶肥的浓度恒定施肥设备包括搅拌罐、设置在搅拌罐输出端的水泵、设置在搅拌罐输入端的注水管和肥料输入管，所述在搅拌罐输出端连接增压泵，所述增压泵的输出端通过过滤器连接二位三通阀，所述水泵连接在二位三通阀的一个输出端口，二位三通阀的另一个输出端口通过回流管连通搅拌罐的内腔；搅拌罐上设置有测量罐内液体浓度的罐内浓度传感器，在二位三通阀的输入口设置有测量输入口液体浓度的罐外浓度传感器，所述罐内浓度传感器和罐外浓度传感器的信号输出端连接到控制器的信号采集端，所述控制器的控制端连接到二位三通阀。
所述搅拌罐的内腔中设置有连接驱动机构的中轴、与中轴同轴设置的套筒，所述套筒的内壁与中轴之间固定连接有螺旋板，套筒的外壁上固定连接有扇叶。
所述螺旋板是多个间隔设置、螺旋状分布的扇形翅片；所述套筒上设置有贯通内外的螺旋状长孔。
用于水溶肥的浓度恒定控制方法，包括如下步骤：
A)在搅拌罐的输入端分别设置注水管和肥料输入管，在搅拌罐的输出端设置增压泵以及连接在增压泵输出端与搅拌罐之间的回流管并在回流管上设置控制器可控的阀门；在搅拌罐上设置测量罐内液体浓度的罐内浓度传感器，获取前端浓度，在增压泵输出端设置测量液体浓度的罐外浓度传感器，获取后端浓度，设定施肥浓度上下限；
B)将水和肥料分别通过注水管和肥料输入管按比例输入搅拌罐搅拌均匀，同时分别利用罐内浓度传感器和罐外浓度传感器分别获取前端浓度和后端浓度；并将前端浓度和后端浓度与施肥浓度上下限比对，控制增压泵输出端和回流管的控制器根据比对结果，按照如下规则执行
B1)如前端浓度和后端浓度均落入施肥浓度上下限内，则关闭回流管，将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业；
B2)如前端浓度和后端浓度均大于施肥浓度上下限的上限值，则打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，同时打开注水管向搅拌罐内注水；
B3) 如前端浓度和后端浓度均小于施肥浓度上下限的下限值，则打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，同时打开肥料输入管向搅拌罐内注入肥料；
B4) 如后端浓度落入施肥浓度上下限内但前端浓度大于施肥浓度上下限的上限值，则将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业，同时打开注水管向搅拌罐内注水；
B5) 如后端浓度落入施肥浓度上下限内但前端浓度小于施肥浓度上下限的下限值，则将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业，同时打开肥料输入管向搅拌罐内注入肥料；
B6) 如前端浓度落入施肥浓度上下限内但后端浓度大于施肥浓度上下限的上限值或者小于施肥浓度上下限的下限值，则打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐。
本发明的有效效果在于：搅拌效率高、罐内浓度分布均匀，灌溉过程中肥料浓度稳定性好，有利于实现精准施肥，避免肥、水的浪费以及由此带来的环境污染。
附图说明
图1为本发明 用于水溶肥的浓度恒定施肥设备一个实施例的结构示意图。
图2是用于水溶肥的浓度恒定控制方法的控制规则流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述用于水溶肥的浓度恒定施肥设备包括搅拌罐1、设置在搅拌罐1输出端的水泵2、设置在搅拌罐1输入端的注水管3和肥料输入管4，通过注水管3和肥料输入管4按比例将水溶肥和水注入搅拌罐1中，经过搅拌混合均匀后通过水泵2输出，用于施肥作业。
所述在搅拌罐1输出端连接增压泵5，所述增压泵5的输出端通过过滤器6连接二位三通阀7，过滤器6一方面可以滤除不能溶解的杂质另一方面也可以使水和肥更好地分布均匀。所述水泵2连接在二位三通阀7的一个输出端口，用于施肥作业。二位三通阀7的另一个输出端口通过回流管8连通搅拌罐1的内腔，二位三通阀7阀芯的位置决定了过滤器6的输出端连通回流管8还是连通水泵2；搅拌罐1上设置有测量罐内液体浓度的罐内浓度传感器9，在二位三通阀7的输入口设置有测量输入口液体浓度的罐外浓度传感器10，所述罐内浓度传感器9和罐外浓度传感器10的信号输出端连接到控制器11的信号采集端，所述控制器11的控制端连接到二位三通阀7。控制器11根据罐内浓度传感器9和罐外浓度传感器10的检测数值控制二位三通阀7阀芯的位置，实现不同的工作状态。
如图1所示，所述搅拌罐1的内腔中设置有连接驱动机构的中轴12、与中轴12同轴设置的套筒13，所述套筒13的内壁与中轴12之间固定连接有螺旋板14，套筒13的外壁上固定连接有扇叶15。所述螺旋板14可以是一个连续的螺旋状的隔板，也可以是多个间隔设置、螺旋状分布的扇形翅片，各扇形翅片之间带有间隙；所述套筒13上设置有贯通内外的螺旋状长孔16。
所述螺旋板14的螺旋方向与扇叶15的方向相反，中轴12带动套筒13旋转的时候，在套筒13内、外形成方向相反的水流，有利于促进水、肥的快速混合，并且浓度分布均匀。设置在套筒13上的螺旋状长孔16贯穿套筒13内、外，可以使套筒13内、外的水压保持平衡，进一步促进水、肥的混合。
用于水溶肥的浓度恒定控制方法，包括如下步骤：
A)在搅拌罐的输入端分别设置注水管和肥料输入管，在搅拌罐的输出端设置增压泵以及连接在增压泵输出端与搅拌罐之间的回流管并在回流管上设置控制器可控的阀门；在搅拌罐上设置测量罐内液体浓度的罐内浓度传感器，获取前端浓度P，在增压泵输出端设置测量液体浓度的罐外浓度传感器，获取后端浓度T，设定施肥浓度上下限S。由于不可避免存在的检测的滞后性以及液体浓度分布的不均匀性，前端浓度P和后端浓度T存在不相等的情况；
B)将水和肥料分别通过注水管和肥料输入管按比例输入搅拌罐搅拌均匀，同时分别利用罐内浓度传感器和罐外浓度传感器分别获取前端浓度P和后端浓度T；并将前端浓度P和后端浓度T与施肥浓度上下限S比对，控制增压泵输出端和回流管的控制器根据比对结果，按照如下规则执行
B1)如前端浓度P和后端浓度T均落入施肥浓度上下限S内，说明搅拌罐内外的肥料浓度一致并达标，符合施肥的要求。此时控制器关闭回流管，将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业；
B2)如前端浓度P和后端浓度T均大于施肥浓度上下限S的上限值，说明搅拌罐内外的肥料浓度超标，不能施肥。此时控制器打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，形成搅拌罐内、外的回流循环，通过这种回流循环是搅拌罐内外的肥料浓度搅拌均匀，同时打开注水管向搅拌罐内注水，降低肥料的浓度，直到前端浓度P和后端浓度T达到其他项目的标准，进入相应的流程；
B3) 如前端浓度P和后端浓度T均小于施肥浓度上下限S的下限值，说明搅拌罐内外的肥料浓度偏低，也不能施肥；此时控制器打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，同时打开肥料输入管向搅拌罐内注入肥料；增加肥料浓度的同时，通过搅拌罐内、外的回流循环促使肥料浓度分布均匀；直到前端浓度P和后端浓度T达到其他项目的标准，进入相应的流程；
B4) 如后端浓度T落入施肥浓度上下限S内但前端浓度P大于施肥浓度上下限S的上限值，说明肥料浓度暂时符合施肥要求，但搅拌罐内浓度偏高，必须及时降低罐内浓度；此时控制器将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业，同时打开注水管向搅拌罐内注水，以降低罐内的浓度；随着施肥作业以及注水作业的进行，前端浓度P和后端浓度T的数值很快就会改变，控制器及时根据前端浓度P和后端浓度T的数值调整相应的工作状态。
B5) 如后端浓度T落入施肥浓度上下限S内但前端浓度P小于施肥浓度上下限S的下限值，说明肥料浓度暂时符合施肥要求，但搅拌罐内浓度偏低，必须及时提高罐内浓度；此时控制器将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业，同时打开肥料输入管向搅拌罐内注入肥料，以提高罐内的浓度；随着施肥作业以及注水作业的进行，前端浓度P和后端浓度T的数值很快就会改变，控制器及时根据前端浓度P和后端浓度T的数值调整相应的工作状态。
B6) 如前端浓度P落入施肥浓度上下限S内但后端浓度T大于施肥浓度上下限S的上限值或者小于施肥浓度上下限S的下限值，说明搅拌罐内的肥料浓度已符合施肥要求，但管道内存在浓度超标的残留液体，这些液体虽不能用于施肥作业，但可以送回搅拌罐经搅拌混合以后再使用。此时控制器打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，经过回流循环以后，前端浓度P和后端浓度T的数值很快就会改变，控制器及时根据前端浓度P和后端浓度T的数值调整相应的工作状态。
另外，为了精确控制肥料和水分的输入，在搅拌罐的输入端的注水管上设置流量可控的电磁阀，在肥料输入管上设置电子皮带秤，均可以达到较好的效果。
Claims (1)
1.用于水溶肥的浓度恒定控制方法，其特征在于包括如下步骤：
A)在搅拌罐的输入端分别设置注水管和肥料输入管，在搅拌罐的输出端设置增压泵以及连接在增压泵输出端与搅拌罐之间的回流管并在回流管上设置控制器可控的阀门；在搅拌罐上设置测量罐内液体浓度的罐内浓度传感器，获取前端浓度(P)，在增压泵输出端设置测量液体浓度的罐外浓度传感器，获取后端浓度(T)，设定施肥浓度上下限（S）；
B)将水和肥料分别通过注水管和肥料输入管按比例输入搅拌罐搅拌均匀，同时分别利用罐内浓度传感器和罐外浓度传感器分别获取前端浓度(P)和后端浓度(T)；并将前端浓度(P)和后端浓度(T)与施肥浓度上下限（S）比对，控制增压泵输出端和回流管的控制器根据比对结果，按照如下规则执行
B1)如前端浓度(P)和后端浓度(T)均落入施肥浓度上下限（S）内，则关闭回流管，将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业；
B2)如前端浓度(P)和后端浓度(T)均大于施肥浓度上下限（S）的上限值，则打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，同时打开注水管向搅拌罐内注水；
B3) 如前端浓度(P)和后端浓度(T)均小于施肥浓度上下限（S）的下限值，则打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐，同时打开肥料输入管向搅拌罐内注入肥料；
B4) 如后端浓度(T)落入施肥浓度上下限（S）内但前端浓度(P)大于施肥浓度上下限（S）的上限值，则将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业，同时打开注水管向搅拌罐内注水；
B5) 如后端浓度(T)落入施肥浓度上下限（S）内但前端浓度(P)小于施肥浓度上下限（S）的下限值，则将增压泵输出端连通施肥输出管进行施肥作业，同时打开肥料输入管向搅拌罐内注入肥料；
B6) 如前端浓度(P)落入施肥浓度上下限（S）内但后端浓度(T)大于施肥浓度上下限（S）的上限值或者小于施肥浓度上下限（S）的下限值，则打开回流管，将增压泵输出端连通到搅拌罐。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231010 Address after: No. 17 Keji Avenue, High tech Industrial Development Zone, Changji City, Changji Hui Autonomous Prefecture, Xinjiang Uygur Autonomous Region, 831100 Patentee after: Xinjiang Yuntu Water Soluble Fertilizer Co.,Ltd. Address before: 831100 North of National Highway 312, Changji High tech Development Zone, Changji Hui Autonomous Prefecture, Xinjiang Uygur Autonomous Region, 4231 kilometers away Patentee before: JIASHILI (XINJIANG) WATER-SOLUBLE FERTILIZER CO.,LTD. |