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技术推介
新型风力扬水设备 不用电和油 水往高处流

灌区是我国农业的重要支撑,灌溉排水工程是农业生产的基础条件之一,在保障国家粮食安全、促进农民增收等方面发挥着重要作用。当前,不少灌区都面临着油价上涨、电力费用高、运行管理不善、水资源利用率低等实际问题,影响了灌区综合效益的发挥。在农业灌溉领域,如何集约化利用能源,充分开发风能、太阳能等清洁能源成为人们日益关注的问题。

荷兰、澳大利亚、英国、美国、丹麦等国家一直致力于风力提水机的研制和生产。以荷兰的CWD系列风力提水机、美国的10KV风力发电水泵系统为例,它们的传动方式基本采用膜片式,无法满足深井提水、远距离扬水的需求。这些风力提水机的主要缺点有:第一,采用机械传动,磨损零部件较多,对风力机的调速范围要求比较高,大风情况下容易损坏,且整机造价较高。第二,同样的风力机受到不同提水高度、扬程高度的限制(不同提水高度需要不同的泵体),给产业化带来一定的难度。第三,风力机安装位置离不开水源(水源在低处,风源在高处),造成风力、水源利用不充分。

技术因素限制了传统风力提水设备的大面积推广和应用,但同时也明确了风力提水项目的发展方向:只有技术革新,才有市场空间。山东新泰市风龙王设备有限公司在国家“863”计划和科技部“科技惠民”计划的支撑下,对风力扬水设备进行了创造性的技术革新,克服了传统风力扬水设备的缺点,研发出了技术先进、适用范围广泛、性价比高的新型风力扬水设备,为风能在农业领域的应用提供了技术条件。

  创新——

以一台FS8.8型风力扬水设备为例,设备额定功率为11.6千瓦,风轮直径是8.8米,塔架高度9.6米,可在风速3.4~10.8米每秒条件下运转工作,在运行过程中没有电、油的消耗。50米距离扬水或深井提水上水量为8~15立方米每小时,70米远距离扬水或深井提水上水量为5~10立方米每小时,80米远距离扬水或深井提水上水量为4.5~8立方米每小时。其主要创新有:采用直驱传动,利用风能使叶片旋转,通过外凹凸轮直接驱动空气泵,产生压缩气体,用导气管传递动力,将压缩气体输送到水源中的扬水机部分,扬水机自动控制排气,所排气体进入上水管,与上水管内水混合,增加气量,实现高效率扬水,运行过程中能够实现自动控制。

新型风力扬水设备安装位置可以离开水源,解决了传统的活塞泵式提水机离不开水源的难题,风机安装位置更加方便、灵活;设备用导气管传导动力,在高度和水平距离上不受水源的限制,使用条件和范围比较广,实现远距离输水;气压自控扬水设置分上下结构容器,自动交替工作,排气管并入出水管,对所排气体进行二次利用,排气与出水相互作用,降低水管压力,有效提高了扬水效率;风力机采用主轴直驱式动力做功,带动气缸产生压缩气体,实现油泵供油自润滑,解决了齿轮增速传动方式带来的共振、噪声大、紧固件脱落等问题;设备利用自身气压通过人工地面操作实现制动,代替人力攀爬关机,消除了高空作业带来的不安全因素。

  新型风力扬水设备测试表明,在相同的自然条件、同样扬程条件下,该设备降压效果明显,出水率较高,能够满足扬程高度60~120米,距离2000米的输水需求。

  应用——

  作为风能利用领域的重要组成部分,新型风力扬水设备在防沙、治沙、还林、还草、治理荒漠、防治水土流失、改善山区和牧区用水条件、改善农业生产环境等方面,有着显著的社会、生态效益。

  新型风力扬水设备可有效解决边远山区群众饮水和灌溉难题,也可进行天然草场灌溉,与微滴灌系统配套发展节水灌溉;在沙地、荒漠腹地运用该设备,建立综合防护林,有效地促进沙区生态环境的建设;在地下水水位较高的地区,利用该设备可及时排除土壤中多余的水,改良土壤,控制土壤的盐碱化;在山区、丘陵地区,利用本设备可进行梯级开发,低水高扬,完善现有水利工程配套,治理开发荒山。

  目前,该设备在节水灌溉、小流域治理、土地整理、农业综合开发、山村扶贫工程中得到广泛应用。2013年,该设备被列入山东、内蒙古等地的农机购置补贴目录,拓展了农民购机的新市场,目前产品销往全国,受到了用户好评。

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