水驱自清洗网式过滤器在滴灌作业中的应用

褚福伟，张鲁云，孟祥金

（1.新疆生产建设兵团第七师奎管处柳沟灌溉分公司 新疆胡杨河833203；2.新疆农垦科学院机械装备研究所）

过滤器做为微灌系统的“心脏”，在滴灌系统中一般称为“首部”，其作用至关重要[1]。目前常见的过滤器的滴灌系统首部，有离心加网式过滤器、砂石过滤器、自清洗过滤器；自清洗过滤器又分为水驱自清洗网式过滤器、电动横向往复扫描清洗网式过滤器和电动循环清洗网式过滤器。

在选择过滤器时，通常井水滴灌一般采用离心加网式过滤器。离心加网式过滤器保养维护方便，工作时可以连续自动排沙，但不能除去与水比重相近和比水轻的有机质等杂物，滤网易于被大量沉淀或污物堵塞，需要经常清洗，清洗时，要先关泵，取出滤网进行人工清洗或更换滤网，灌溉系统必须停水，效率较低；含泥沙的渠水滴灌一般采用砂石过滤器或自清洗网式过滤器。在所有过滤器中，用砂石过滤器处理水中有机杂质和无机杂质最为有效，去除杂质的能力较强，但使用不方便，操作复杂，价格较贵，且管理程序需按标准执行，要求高。

1 工作原理

125 团地处第七师胡杨河市柳沟镇，现有耕地2.2万hm2，灌溉用水主要来自柳沟水库，滴灌用水采用渠水，水质含泥沙量较大，目前滴灌首部过滤器主要是采用水驱自动清洗网式过滤器。

水驱自动清洗网式过滤器是一种利用水力学原理[2]，通过自身产生的驱动力进行反冲洗的驱动，根据进出水口的压力差来控制排污的开关，在不停水的情况下自动开启冲洗阀门，将污物冲出罐外。可达到以往组合过滤器的（离心+砂石+筛网过滤器）三级过滤效果，并克服了以往过滤器体积大，水头损失大，操作复杂的缺点。

水驱自动清洗网式过滤器主要有进水和粗滤腔、细滤腔、净水出水腔、排污腔、粗滤网、骨架细滤网、清洗轴、出水电动蝶阀、排污电动蝶阀和控制箱组成，如图1。工作时，灌溉水由进水口进入粗虑腔，灌溉水经粗率过滤较大杂质后进入细滤腔，灌溉水经骨架细滤网过滤将大于筛网孔的粉粒、砂粒、水垢等污物与水分离，粉粒、砂粒、水垢等污物附在骨架细滤网的内表面上，当出水口压力小于进水口压力一定值时，出水电动蝶阀、排污电动蝶阀启动，出水电动蝶阀逐渐关小，同时排污电动蝶阀打开出水，驱动螺旋桨叶轮和清洗轴转动，清洗轴吸嘴紧贴骨架细滤网内壁旋转，将水和污物一同沿清洗轴内孔进入排污腔经排污电动蝶阀排除罐外。当出水口压力接近进水口压力一定值时出水电动蝶阀自动打开，排污电动蝶阀自动关闭，清洗轴停止转动，排污结束，过滤器继续工作。

图1 水驱自清洗网式过滤器原理

2 基本参数

自动自吸式过滤器是一种水驱自清洗网式过滤器[3]，具有自动排污功能、工作效率高且节能，体积小、水头损失小，易操作，适合当前农田节水灌溉要求。

工作流量（m3/h）180～200

工作压力（MPa）0.2～0.25

网面精度（mm）0.13～0.21

水泵扬程（mm）38～45

第一级过滤网面孔径（mm）1.21

第二级过滤网面孔径（mm）0.13～0.21

3 结构特点

采用直径为1m筒体，上下用封头密封，下进水，侧出水，上封头，采用法兰连接，便于维修、维护、兼排污，如图2。筒体内装有上板、下板组成三个室，一级过滤室、二级过滤室、排污室。中间有空芯的驱动连杆、轴、吸头、连杆，并连通[4]。空心轴与上板中心孔采用尼龙材料做外套，水润滑，转动灵活阻力小。一级过滤为10 目网，二级采用80～120 目或孔径为0.21～0.13mm（可选）高强度不锈钢网，拉铆钉固定，网面平展，强度高。

当水由进水管进入一级过滤室[5]，一些漂浮物、大颗粒杂质等被10目网挡住，水进入二级过滤室，泥沙被吸附在细网面上，过滤过的水由出水管流出，当细网面上的泥沙或杂质越积越多，进水口和出水口的压差逐步增加到一定值时，电控或手动打开排污阀，排污室压力大大下降，又造成驱动连接杆内、轴内、吸杆、吸头内的压力下降，在吸头部分由于外部水压的作用，吸头前，网外侧的水开始由外向网面、吸头产生一股强的急流，使网面上的泥沙，杂质等被吸入吸头内，再由空心轴、驱动杆、排污室、电动阀排出罐体外。驱动杆在出口急流反冲作用下旋转，同时带动四个吸头旋转，吸取整个网面的泥沙和杂质。结束后电动阀关闭，吸杆吸头内、轴内、驱动杆内、排污室内压力上升为二级过滤室的压力，排污结束。

图2 水驱自清洗网式过滤器结构

4 排污方式

（1）自动自吸排污（主要排污方式）由控制器、电控制箱、电动蝶阀形成的闭环控制。

（2）电控手动自吸排污方式（辅助排污，安装调试时使用）操作面板、电控制箱、电动蝶阀形成的开环控制。

（3）电动阀也可换成手动阀（辅助排污，应急时使用），手动进行排污（手动打开排污阀，手动关闭出口阀，完成后复位）。

5 过滤器性能

水泵流量：180～200m3/h；水泵扬程：38～45m；沉淀池：长度50m 以上，宽度8～10m，深度1.5～2 m（中间有隔断3个以上）；电源：380V（三相）；水泵泵头：应有10目以上的网面隔离（不能有大的杂物进入）；水质：地下水、地表水。

有一定量的污物时自吸式过滤器会自动排污，工作时一般水头损失约为2～3m。水泵、过滤器工作效率高，过滤器实际占地面积2～3m2，节电、节省人力、节约能源、节省基建投入。罐体内部组件可拆卸，进出口法兰直接连接，易于维护安装。操作简便，正常工作时自动排污，调试时按钮操作。网面精度为0.13～0.21mm（可选）高强度不锈钢网。（相当于80～120目标准网），网面工作面积2.7m2。

在相同条件下，水驱自清洗网式过滤器与传统砂石过滤器+网式过滤器的性能指标对比如表1，从表中可以看出，除了价格稍贵，水驱自清洗网式过滤器其它各方面的性能都要优于传统砂石过滤器。

表1 水驱自动清洗网式过滤器与砂石过滤器性能指标

6 特点

（1）精确过滤[6]：根据用水要求选择不同精度的过滤网。

（2）高效反冲洗：高速和彻底的反冲洗，只需20 s 左右可完成，反冲洗水只占出水量的0.5%。

（3）全自动运行：反冲洗过程轮流交替进行，工作、反冲洗状态之间，自动切换，可确保连续出水，系统压损小。

（4）标准模式化：标准模式化系统设计，用户可按需取舍，灵活可变，互换性强。

（5）节省占地：可灵活利用边角空间，因地制宜安装，占地很少。如200m3/h的处理水量，一般水质，过滤为等级120目的设备占地仅3m2。

（6）运行可靠维护简单：几乎不需日常维护，安装操作方便，部件100%经工厂检测和试运转，不需专用工具，所需备品备件很少。

（7）使用寿命长：高科技不锈钢过滤芯坚固、无磨损、无腐蚀，极少结垢，经多年实用验证，过滤和反洗效果不会随使用时间而变差。

（8）实时自清洗：当滤网内外水头损失达到预设值时自动清洗。

7 结论

新疆兵团滴灌系统运行管理由团场专业部门管理，逐渐过渡到连队用水管协会管理，由行政管理逐步过渡到由职工自我管理。团场改革后，各部门放松了对泵房的监管，在运行中，平时不保养、过滤器损坏后不维修，只是把过滤器滤芯拆除了事。长此以往易造成地下管网淤塞，影响滴灌系统的工作质量。出现这种情况一是对过滤器的功用不了解，二是对过滤器维修养护知识缺乏。解决滴灌系统中存在的问题，提高滴灌系统的运行效率，应加强相关操作人员的专业技术培训，以提高过滤器的维护水平，保障滴灌作业正常进行。