汪樂(lè)福，盧啟強(qiáng)

(樂(lè)清市植保站，浙江樂(lè)清 325600)

靜電噴霧技術(shù)是應(yīng)用高壓靜電在噴頭與噴霧目標(biāo)間建立一個(gè)靜電場(chǎng)，經(jīng)噴嘴噴出的霧滴通過(guò)靜電系統(tǒng)被充上負(fù) (或正)電，形成群體荷電霧滴。3JWB-16型背負(fù)式靜電噴霧器屬于接觸式充電，由20 000 V高壓直流電源、與藥液接觸的電極、塑料藥液桶、液泵、噴頭和≥2×108Ω限流電阻等組成 (圖1)。接觸式充電靜電噴霧器的霧滴荷質(zhì)比高，霧滴靜電吸附效果好，深受用戶(hù)歡迎。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間實(shí)際使用后，經(jīng)常會(huì)發(fā)生靜電吸附效果減退現(xiàn)象，葉片背面吸附的霧滴減少甚至全無(wú)。嚴(yán)重時(shí)操作者感受到針刺般的電擊感 (僅有μA級(jí)別的電流，對(duì)人安全)，并可在桶口外緣觀察到漏電引起的放電現(xiàn)象 (圖2)。由于觀察到的漏電現(xiàn)象主要發(fā)生在藥液桶口部位，因此，本文通過(guò)測(cè)量靜電噴霧器在不同狀態(tài)下桶口部位的絕緣電阻、霧滴荷質(zhì)比、正反面吸附比，分析靜電吸附效果減退的原因。

圖1 接觸荷電靜電噴霧的原理

圖2 桶口外緣的漏電放電現(xiàn)象

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器設(shè)備

供測(cè)試用靜電噴霧器系王永七農(nóng)場(chǎng)實(shí)際使用的3JWB-16型背負(fù)式靜電噴霧器，由于使用時(shí)間和使用者不同，各噴霧器的狀態(tài)差異較大，詳見(jiàn)表1。

測(cè)量用主要儀表包括:1 kV，109Ω兆歐表;50μA電流表;1/1 000電子天平;量杯及壓力表。

1.2 指標(biāo)測(cè)定

采用如下方法分別測(cè)量不同狀態(tài)下靜電噴霧器的絕緣電阻、霧滴荷質(zhì)比、正反面吸附比。

1.2.1 噴霧器藥液桶內(nèi)外的絕緣電阻測(cè)量

向藥液桶內(nèi)加自來(lái)水至標(biāo)稱(chēng)容量，一電極插入桶內(nèi)與水接觸 (與桶口絕緣)，另一電極插在桶口外的背帶孔中與背帶充分接觸 (圖3)，用電阻表測(cè)量絕緣電阻。

圖3 藥液桶內(nèi)、外絕緣電阻的測(cè)量裝置

1.2.2 霧滴荷質(zhì)比測(cè)量

向藥液桶中加入自來(lái)水噴霧，用金屬篩網(wǎng)收集霧滴 (圖4)。測(cè)量霧滴電流和流量，計(jì)算荷質(zhì)比，其計(jì)算公式:Aq=q/M=i/Q。

式中，Aq為荷質(zhì)比 (μC·g-1);q為靜電荷電量 (μC);i為霧滴群電流 (μA);Q為收集霧滴群質(zhì)量流量 (g·s-1)。

荷質(zhì)比測(cè)試條件。噴頭孔徑:0.7 mm;噴霧壓力:0.4 MPa;流量:3.1 g·s-1(185 mL·min-1)。

圖4 霧滴荷質(zhì)比的測(cè)量裝置

1.2.3 正反面吸附比測(cè)量

吸附霧滴的載片呈水平架在塑料支架的金屬絲上，金屬絲接地 (圖5)。載片吸附霧滴后用吸水紙，擦除正反面吸附的霧滴，并分別稱(chēng)重測(cè)量吸附比。正反面吸附比/%=反面吸附量/正面吸附量 × 100。

圖5 正 (上)反 (下)面霧滴吸附量的測(cè)量裝置

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)試結(jié)果

不同狀態(tài)的靜電噴霧器的絕緣電阻、霧滴荷質(zhì)比、正反面霧滴吸附比測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。從測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，不同狀態(tài)的靜電噴霧器的絕緣電阻值相差超過(guò)2個(gè)數(shù)量級(jí)。在藥液桶表面染有農(nóng)藥污穢、水分未干的狀態(tài)下測(cè)到的絕緣電阻≤107Ω，其電阻值遠(yuǎn)低于限流電阻 (≥2×108Ω)的值。按電阻分壓計(jì)算，U2=R漏/(R限+R漏) ×U源=952 V， (U2:霧滴充電電壓;R漏:測(cè)到的絕緣電阻值;R限:高壓直流電源輸出限流電阻值;U源:高壓直流電源輸出電壓。式中未計(jì)入噴頭霧化的等效電阻)。絕緣電阻下降造成漏電，導(dǎo)致霧滴充電電壓不足原來(lái)20 000 V電壓的1/20。因此，在荷質(zhì)比和正反面吸附比測(cè)試中，幾乎栓測(cè)不到霧滴電流和反面吸附的霧滴，靜電吸附效果減退甚至完全喪失。

表1 測(cè)試用各噴霧器狀態(tài)及測(cè)定結(jié)果

2.2 藥液系統(tǒng)絕緣電阻下降原因

3JWB-16型背負(fù)式靜電噴霧器的藥液桶由塑料制造，本體的絕緣電阻是材料的體積電阻率與其厚度的乘積，合理的設(shè)計(jì)制造應(yīng)能滿(mǎn)足靜電噴霧器的絕緣要求。靜電噴霧器的表面絕緣電阻與材料的表面電阻率、表面距離、表面狀態(tài)、使用環(huán)境有關(guān)。研究表明，塑料的絕緣性能與環(huán)境濕度、表面污染、表面水分有關(guān)。純凈塑料由于有相當(dāng)大的表面電阻系數(shù)，故表面漏電極小;然而塑料表面被污染后，在潮濕環(huán)境下，被吸附的污染物與潮濕氣氛融合，易在絕緣體表面形成電解質(zhì)水膜，使其表面導(dǎo)電性增強(qiáng)［1］。水分隨絕緣材料的極性不同，會(huì)在材料上形成單分子和多分子表面膜。在親水材料的表面上，水分以多分子層的形式分布成水膜;在疏水材料的表面上，水分以相互不相連小滴的形式分布，其形狀取決于潤(rùn)濕角。含有表面活性劑的水溶液可以在疏水材料表面分布成水膜，如果材料表面潔凈，會(huì)使其電阻降到蒸餾水電阻水平 (106Ω);如有雜質(zhì)和污穢物，則會(huì)降到離子化溶液電阻水平［2］。由此可見(jiàn)塑料表面污染與水分對(duì)其表面電阻的影響之大。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，塑料表面被藥液污染，會(huì)導(dǎo)致靜電噴霧器絕緣電阻值大幅下降，從而引起漏電。

3 討論

接觸充電靜電系統(tǒng)由于高壓直流電壓直接與藥液接觸，整個(gè)藥液系統(tǒng)需耐受約20 000 V高壓直流電壓。通過(guò)觀察和測(cè)試表明，漏電現(xiàn)象主要發(fā)生在藥液桶口部位，該部位在加藥時(shí)很容易沾染藥液，而且農(nóng)藥中的有些助劑能降低藥液的表面張力，從而在疏水材料表面分布成水膜;使用可濕性粉劑后如不及時(shí)清洗更容易在塑料表面形成污垢。這些因素均不利于靜電噴霧器的絕緣。因此，在使用中應(yīng)避免藥液粘染桶口，保持其干燥潔凈，阻斷漏電通道;噴霧作業(yè)完成后應(yīng)及時(shí)將靜電噴霧器徹底清洗干凈并及時(shí)干燥，防止表面污垢形成，保持靜電噴霧器良好的絕緣性能。另外，可將藥液桶口做成傘狀結(jié)構(gòu) (圖6)，增加表面距離，避免加藥時(shí)藥液淋濕塑料表面引起漏電。

圖6 防止藥液沾染桶口的結(jié)構(gòu)

靜電噴霧是利用靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的電力線(xiàn)的穿透特性，沿定向 (或電力線(xiàn))運(yùn)動(dòng)，霧滴主動(dòng)吸附到帶異性電荷的植株表面。在電場(chǎng)的作用下，霧滴可克服重力吸附在植株的背面，從而相對(duì)減少農(nóng)藥的飄移散失，加大藥液對(duì)植株表面的覆蓋率和均勻度，從而顯著增加藥液與病蟲(chóng)接觸的機(jī)會(huì)，在提高藥效的同時(shí)，一般能減少用藥量1/3以上，有利于減輕農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染［3-9］。對(duì)王永七農(nóng)場(chǎng)、甜瓜種植戶(hù)盧慶林、甌柑種植園劉建勇等農(nóng)戶(hù)的調(diào)查同樣表明，與普通噴霧器相比，使用靜電噴霧器可節(jié)省用藥量和用水量各1/2，節(jié)省噴藥人工2/5，可見(jiàn)靜電噴霧器具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。3JWB-16型背負(fù)式靜電噴霧器采用接觸充電靜電系統(tǒng)，霧滴荷質(zhì)比大、靜電吸附效果好，使用操作接近農(nóng)戶(hù)習(xí)慣，有利于推廣。如果能從設(shè)計(jì)制造和使用上解決靜電噴霧器的絕緣問(wèn)題，防止漏電，保持良好的靜電吸附效果，消除操作人員的電擊感恐懼，其在植保領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］ 薛云智，黨喜龍.對(duì)電連接器絕緣電阻影響因素的研究［J］.機(jī)電元件，2007，26(4):21-25.

［2］ 魏銘炎.水分對(duì)聚合材料介電性能的影響 ［J］.電機(jī)電器技術(shù)，1982(1):19.

［3］ 苑立強(qiáng)，賈首星，沈從舉，等.靜電噴霧技術(shù)的基礎(chǔ)研究［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2010(3):28-30.

［4］ 韓樹(shù)明.靜電噴霧技術(shù)在植保領(lǐng)域的應(yīng)用 ［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2011，33(12):249-252.

［5］ 楚桂芬，關(guān)祥斌，胡艷霞.靜電噴霧技術(shù)防治小麥蚜蟲(chóng)的效果調(diào)查［J］.中國(guó)植保導(dǎo)刊，2012，31(12):45-46.

［6］ 常國(guó)彬，熊惠龍，呂森，等.靜電噴霧與非靜電噴霧防治森林害蟲(chóng)對(duì)比試驗(yàn)［J］.中國(guó)森林病蟲(chóng)，2012，31(1):35-37.

［7］ 朱小榮，沈林芳，方水根，等.靜電噴霧機(jī)在大棚黃瓜細(xì)菌角斑病防治上的應(yīng)用研究 ［J］.上海農(nóng)業(yè)科技，2010(2):92.

［8］ 徐世杰，周子驥，周麗花，等.3WBJ-16DZ靜電噴霧器施藥對(duì)稻飛虱防效的評(píng)價(jià) ［J］.上海農(nóng)業(yè)科技，2011(2):123.

［9］ 高宇，方朝陽(yáng)，李慧明.靜電噴霧器防治蔬菜病蟲(chóng)害應(yīng)用示范 ［J］.中國(guó)植保導(dǎo)刊，2013(6):58-59.