热议：抓住生产难点背后的科学问题

(资料图)

“突，突，突……”随着大型卷盘式喷灌机阵阵有节奏的喷射，江苏省农垦东辛农场的奶牛沼液均匀地喷洒在农田里。

过去，饲养奶牛产生的大量粪污不但影响环境，也给农场自身的运转带来困扰。现在，在卷盘式喷灌机的帮助下，奶牛沼液还田问题迎刃而解。

农垦东辛农场使用的这台卷盘式喷灌机长度900米、管径90毫米，堪称田边“巨无霸”。此前，全球还没有一家企业生产过这种规格的机器。而这个难点，被江苏华源节水股份有限公司和江苏大学联合突破了。

寻找最优设计方案

农垦东辛农场位于江苏省连云港市，是华东地区最大的现代化国有农场，拥有存栏奶牛近6000头。将牛粪发酵剩下的沼液通过喷灌机喷洒还田，是农场运转的迫切需求。

作为我国近十年发展最快的喷灌机种类，卷盘式喷灌机机动灵活、维护方便、适合大中小不同地块规模。然而，农垦东辛农场的田块长度近1000米、单头供水，决定了所需的卷盘式喷灌机必须管子足够长、动力足够强、体量足够大。

“管径110毫米、长度880米”“管径75毫米、长度900米”……针对需求，江苏华源节水股份有限公司的技术人员提出了各种设计方案，却在生产中始终无法实现，不得不求助于高校科研力量的支持。

“按照国内外现有的设计方案，即使做得出，也喷不出水、用不起来。”这是江苏大学流体机械工程中心节水灌溉装备团队当时的结论。

这支由袁寿其研究员领衔的团队，对卷盘式喷灌装备与技术已有十余年深入系统研究和推广应用经验。他们认为，900米的管长，盘起来直径过大，而管径小了又会导致动力不足、喷不出水的问题。

经过夜以继日的试验、计算和论证、形成图纸，团队提出了“管径90毫米、长度900米”的最优设计方案，同时针对生产制造实际，对管壁厚度、驱动形式、运行参数等提出了具体的建议。

让“巨无霸”喷出水来

规划好管径管长，仅仅是迈出了第一步。灌溉质量是反映卷盘式喷灌机性能的外在指标，能耗则是反映卷盘式喷灌机性能的内在指标。

“由于卷盘式喷灌机使用喷枪进行喷洒作业，需要一定的压力才能覆盖一定的喷洒面积，同时还要考虑到输水卷管及水涡轮的附加水力损失。”在袁寿其看来，能耗问题始终是卷盘式喷灌机设计不得不面对的难点。

然而，当体量变大、重量翻了一番，水涡轮驱动已经明显不适应这个“大家伙”了。团队提出，可以尝试电驱动或者液压驱动。经过反复测试，最后整机采用了全液压智能控制卷盘回收和转动，调速范围广、节能高效，动力输出也稳定。

短短半年时间，世界首台最长的卷盘式喷灌机正式下线，在农垦东辛农场的土地上试验成功。该机器能够一次实现喷灌长度超过950米、喷幅55米，一次灌溉75亩地。与传统机型相比，能耗平均降低10%，灌溉均匀性达90%。

经过两个月的高强度连续作业，整机输出稳定。“农场一下追加了9台新订单，”公司销售人员乐开了花。

校企合作双向赋能

随着新时代农业节水化的要求，轻小型灌溉机组越来越不适应农业生产需求，“浇水难”成为困扰农户的痛点。而中小型喷灌机组与装备正好适合我国大国小农的基本农情国情。

江苏省徐州市沛县是国内著名的卷盘式喷灌机生产基地，聚集着大大小小20多家企业。2011年，袁寿其团队受邀参观江苏华源节水股份有限公司，发现该公司当时有产品，但都是仿制品，整体落后国外40年，而且企业对卷盘式喷灌机的研究也是一片空白。你有技术，我有生产需求，双方一拍即合，抓住发展机遇，产学研联合开发中小型喷灌机组与装备。

“防乱管技术值不值得开发”“为什么管子经常会拉断”“管轴焊偏了，对结果有没有影响”……从生产一线反馈回来的问题接二连三传到团队手中。基本上，团队成员每个月都会去厂家三四次。

“我们努力从理论出发，用科学的方法解决生产实际问题，进而解决科学的问题，推进关键核心技术攻关。”在袁寿其看来，每个一线难点的背后几乎都有科学问题存在。

校企合作之路也是双向赋能之路。十余年来，在江苏省科技支撑计划、江苏省成果转化项目、乡村振兴计划等项目支撑下，校企联姻结出了硕果：由江苏大学牵头的“高性能智能喷灌机组与装备关键技术及产业化”项目荣获2020—2021年度神农中华农业科技奖一等奖。

“随着卷盘式喷灌机向智能化方向发展，多能互补混合驱动技术、全工况驱动与传动系统调控技术、宽幅桁架喷洒臂及低压微喷头、变量灌溉技术应用、基于灌水决策的机载物联网控制器、云水肥管理平台等将是下一代卷盘式喷灌机的研发重点。”对于合作的未来走向，袁寿其已然成竹在胸。

《中国教育报》2023年04月24日第6版

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