赵 华

（山西省农业机械化科学研究院，山西太原 030031）

0 引言

喷灌是利用水泵和管道系统输送压力水并分配到田间，再由喷头喷射到空中，碎成细小的水滴或水雾，均匀地洒落在需灌溉面积上，以供给作物水分的一种灌溉方法。用水泵从水源取水加压或利用地形落差形成自压水头来达到系统所需的压力。大田作物、瓜果蔬菜、经济作物、果树、牧草等都可以采用喷灌。与地面灌溉相比，喷灌可使经济作物增产20%～30%，粮食作物增产10%～20%，同时节约用水30%～50%，具有节水、增产、省工且不产生深层渗透和地面径流，灌水均匀（一般可达80%～90%）、输水损失小、灌水有效利用率高等优点[1-3]。另外，还可利用喷灌喷洒农药，施用化肥，能大大节省人力、物力，减轻劳动强度。我们国家的喷灌技术从引进到自行生产，并形成一定的生产能力，国产喷灌设备对推动我国节水灌溉的发展起到了重要作用。但是，随着时间的推进，尽管喷灌设备生产基本能满足我国喷灌发展的需要，但在产品品质的可靠性和稳定性方面仍存较大问题[4-5]。因此，开发、生产更适合我国国情的节水设备迫在眉睫。

1 我国喷灌技术发展现状

我国水资源十分匮乏，且随着人口增加，农作物种植规模的扩大，水的供需矛盾日益突出，成为我国农业生产主要制约因素。鉴于我国水资源日益紧缺的趋势，20世纪70年代以来，特别是改革开放以来，我国大力发展节水灌溉，作为节水灌溉技术之一的喷灌技术得到了大规模的发展，国产喷灌设备也从无到有，并形成了一定的生产能力。但是，我国喷灌设备无论在品质上还是品种上，仍存在不少问题，与国外先进水平相比差距还很大。

近年来随着国家节水灌溉技术的高度重视和大力推广，经济体制的深化改革，我国喷灌设备制造行业也发生了较大的变化。目前，我国喷灌设备制造行业中，生产制造喷灌设备的企业越来越多，生产上规模的企业却较少；产品相互仿制多，自己开发的少；制造工艺水平较低。因此，我国喷灌设备的研制和生产亟待进行技术创新。

我国喷灌发展的历程还有一个很重要的经验教训：因采用了品质不过关的设备，导致大批喷灌工程不能正常发挥效益，甚至报废。不但浪费了国家和农民的资财，而且极大地挫伤了农民发展喷灌的积极性。因此，必须改变现有这种以小生产方式制造和供应喷灌设备的模式。而采用工业化的方式，即实行规模化生产，将喷灌设备生产销售服务全过程纳入产业化轨道，按市场经济规律发展，促进我国喷灌设备上规模、上档次、增产增效。

2 新型承插管件的设计研究

2.1 设计方案和关键工艺

（1） 承插式快速接头采用2种方案生产：①采用目前的浇铸法，外钢模内砂芯的铸造方法，然后机加成型；②采用压铸法生产，提高产品的外观品质和内在组织致密性，保证加工精度。

（2）通过采用特殊式工艺及措施，使铸铝接头和冲压铝接头挂钩处的承拉能力达到要求。

（3）改进胶圈配方、形状及生产工艺，增强其抗老化性能，提高其耐久性，保证在拆卸100次后不漏水。

（4）通过提高接头本身品质和密封圈品质，使接头满足在0.5 MPa时，可以自卸。

2.2 国内外同类技术比较

表1列出太原市喷灌发展总公司生产的TPL型单挂钩式快速接头、太原征宇喷灌有限公司生产的QKJ型球形双挂钩快速接头、奥地利鲍尔公司生产的HKA型球形挂钩接头、英国赖特雷因公司生产的WRIGHRAIN型单挂钩承插式快速接头、德国佩罗特公司生产的KKV，KKM，KKA型半球形双挂钩快速接头和新研制的新型承插式快速接头的几项主要技标的对比。

国内外同类主要技术指标的对比见表1。

表1 国内外同类主要技术指标的对比

2.3 工作原理及快接组合结构图

该设备通过水泵加压的方式形成带有压力的水，然后经过前期铺设好的管道送到需要的地方，并通过喷头分散成细小水滴，均匀地洒到空气中，形成类似下雨状的水滴降落在需要的地方，以此达到灌溉作用。特点是土壤不板结、便于渠道的建设及管理维护、减少农民投劳和费用、施水比较均匀、设备占地面积少。

快接组合部件主要由薄壁铝管、快速接头、密封圈组成。

快接组合见图1。

图1 快接组合

3 主要技术指标

①通过对当前在半固定喷灌中使用的承插式管件的结构、材料及水力性能的研究和改进，使我国的承插式接头的水力性能、运行可靠性和使用耐久性达到国内同类产品的领先水平；②密封性能良好，工作可靠，压力在0.2～0.8 MPa内不产生泄漏；③结构简单、拆装方便，在压力降到0.05 MPa时，开始自泄，减轻移管的劳动强度；④有一定适应能力。

4 经济效益和社会效益

4项硬件成果均完成了田间考核，并形成批量生产能力。该产品于2001年开始，已在山西、河北、新疆等地推广使用，得到了用户的肯定和好评，为当地节水灌溉的发展和农民增产、增收做出了一定的项献；取得了较好的社会效益和经济效益。同时，该产品的研制成功也为企业的良性发展和产品的升级换代提供了机遇，并为企业带来了可观的经济效益。

5 成果推广应用前景

5.1 推广前景

喷灌可根据作物不同生长期的需要，不误农时地适量灌溉，是一种先进的节水灌溉技术，具有省水、省工、保土、保肥、灌水均匀等特点，另有施工安装简单、运行管理方便、增产效果显著、经济效益和社会效益好等优点，深受广大农民欢迎。在北方各省市现已成为大田粮食作物节水灌溉的一种主要形式，总面积已达数10×104hm2。甘肃、宁夏、新疆和内蒙古等西部是我国典型的土地广阔、水资源紧缺和生态环境恶化的地区，适合于在广大的西北平原和华北平原推广应用。研究成果必将发挥巨大的作用。

5.2 产业化水平与可推广规模

从新产品研制成功以来，投入大量的人力、物力和资金进行产业化生产，现已申报技改项目，对原有工艺进行了改进，并在山西省阳曲县进行了批量生产。随着我国节水灌溉事业的不断发展和农村产业结构的调整，产品具有良好的推广应用前景。

6 结论

（1）通过对新型铝管管口采用专利技术“一种管口卷边装置”，从而增强薄壁铝管管口强度，解决了因铝管壁薄所带来的管口变形问题和密封圈因承插安装次数多经常损坏的问题。

（2） 改进承插式接头关键件U型密封圈，密封性能达到要求指标。

（3）对管三通承插式接头的改进，在技术性能不变和使用条件更方便的前提下，减去原结构铜圈镶件，从而降低生产成本16%。此结构为国内外承插式接头唯一独特的结构形式。