用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽的製作方法
2023-09-11 19:24:25 1
專利名稱：用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽。
背景技術：
試驗水槽是水力學及河流動力學開展研究的重要試驗方法設施 之一，試驗水槽已有近百年的歷史。水槽試驗研究的成果質量與試驗 水槽的控制精度和測量精度密切相關，因此試驗水槽的控制方式和控 制精度以及測量的儀器設備也都在不斷的改進和提高中。目前試驗水 槽控制方面所涉及的儀器設備有離心水泵、電磁流量計、電動調節閥、 自動水位計及含沙量測量與控制設備等。測量方面所涉及的儀器設備 與研究內容相關，但主要的有流速測量、水位測量、含沙量測量，地 形測量等等。要提高水槽試驗的試驗質量，提高試驗水槽的控制精度 十分重要。
目前的水槽試驗只能開展單一功能的試驗，水槽控制既麻煩，控 制精度也不高。現有的不含供沙系統的試驗水槽主要由供水部分和流 量控制部分及水位控制部分組成。供水部分包括供水水泵、工作水池、 回水渠等。流量控制部分包括電磁流量計、電動調節閥、配套的控制 和顯示儀表及相應的流量控制軟體。水位控制部分包括水位測針、自 動水位計、電動尾門和相應的水位控制軟體。控制次序通常是先啟動 水泵，然後調節流量，流量調整穩定後通過調節尾門控制試驗水位。
控制工藝流程是(真空泵—)離心水泵一 (供水)—電磁流量計— 電動闊門—(控制水槽流量)—尾門水位計-尾門-(控制水槽水位)
3—回水渠—工作水池，研究泥沙運動規律時再增加相應的供沙系統。 由上可見各個組成部分相互獨立，互不相干。進行水槽試驗時，使用 人員常感到控制不便，水槽試驗的精度也難以進一步提高(如圖3、 圖4所示)。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有背景技術的不足之處，而提供一 種水力學和河流動力學的無尾門試驗水槽。它採用新的控制流程取代
目前現有的控制工藝流程，用整體控制的方法實現功能完善、操作方 便、計算機自動控制的多功能試驗水槽。
本發明的目的是通過如下措施來達到的用於水力學和泥沙動力 學的無尾門試驗水槽，其特徵在於它是一個封閉連續的最小循環供水 系統，水槽試驗段尾部沒有安裝有調節水位作用的尾門等機構，封閉 連續最小循環系統是指當水泵、閥門等可調設備狀態不變時，系統總 水量的變化將直接影響水槽試驗段水位和流速。
用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽，其特徵在於它包括
水槽，在水槽的兩端有進出水口，有過渡^:與進出水口相通，在過渡 段之間有主管道，所述的主管道上間隔安裝有雙向軸流泵(水泵的一 種)、電動調節閥和電磁流量計，驅動水泵的電動機由變頻調速器控 制，所述的主管道的電動調節閥和電磁流量計段旁安裝有小口徑旁路 通道，所述的小口徑旁路通道上安裝有電動調節閥和電磁流量計。水 泵可以是單向水泵，也可以是雙向水泵，可以是軸流泵，也可以是管 道泵等。
在上述技術方案中，在所述進出水口上安裝有排空閥門。 在上述技術方案中，在所述水泵的輸入口和輸出口兩端並聯設置有循環管道，在循環管道上安裝有電動調節閥。
本發明用於水力學和河流動力學的無尾門試-險水槽具有如下優
點①、本發明採用最小循環系統設計思想，能夠啦文到環保。因為進
行河流動力學方面的研究時，經常開展各種模型沙的試驗，不同材質 的模型沙可能會互相影響，往往做完一種材質的模型沙，就需要對系 統的全部水體進行更換，因此系統的總體水量小，就可以減小排放， 減小浪費。②、本發明採用最小循環系統，能夠做到節能。能將水體 所需的提升高度減到最小，水泵驅動水體運動除了輸水通道的阻力損 耗沒有額外的能量消耗。因此本發明的水槽比現有的同規格的試驗水 槽節能數倍以上。這體現在兩個方面， 一個是總功率方面，比如，最
大流量為2400m7h時，常^L設計要用3臺流量為800m7h，揚程為12 米一15米，功率為45kw—55kw的離心泵，建一個泵房和工作水池， 本發明所建水槽僅用1臺流量為2400m7h，揚程為2. 8米一3. 3米， 功率為37-45kw的軸流泵。另一個是控制方法方面，目前的常規二沒計 是按前面所述的供水部分和流量控制部分各自獨立考慮，流量控制部 分沒有考慮減小水泵水頭損失的措施。使得水泵所需揚程加大，造成 額外能量損耗。③、本發明的試驗水槽可不單獨修建供水泵房，取消 工作水池和回水渠，可以減少試驗水槽的建設工程費用。
圖1為本發明試驗水槽的側面結構剖視圖。 圖2為本發明試-瞼水槽的結構俯視圖。 圖3為現有試一瞼水槽的側面結構剖視圖。 圖4為現有試驗水槽的結構俯視圖。
圖中1.雙向軸流泵，2.電動調節閥，3.電》茲流量計，4.小口徑旁路通道，5.循環管道，6.主管道，7.排空岡門(或稱排空閥)，8.水槽，9. 進出水口， 10.過渡H 11.電動機，12.水泵，13.工作水池，14.回水水 渠15.尾門。圖中箭頭方法表示水流方向。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發明的實施情況，但它們並不構成對本 發明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本發明的優點將變得更加 清楚和容易理解。
參閱圖l、圖2可知本發明用於水力學和泥沙動力學的無尾門 試驗水槽，它包括水槽8，在水槽8的兩端有進出水口 9，有過渡段 IO與進出水口 9相通(進出水口 9的形狀不限於本附圖中的圓形， 也應包括矩形等)，在過渡段10之間有主管道6，所述的主管道6上 間隔安裝有雙向軸流泵1、電動調節泵2和電》茲流量計3。在主管道 6上安裝有小口徑旁路通道4，小口徑旁路通道4上安裝有電動調節 閥2和電》茲流量計3 (可調節主管道的水量和流速)。在進出水口 9 上安裝有排空闊門7 (主要用於排空水槽裡的水)。水泵的輸入口和 輸出口兩端並聯設置有循環管道5,在循環管道5上安裝有電動調節 閥2 (有調節水流有作用)。
本發明用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽具有如下特 點1.採用封閉連續最小循環系統設計；2.雙向對稱；3.在雙向軸流 泵進出口之間設置一條循環通道；4.在主要流量計和閥門通道的旁 邊，設置一條有小口徑流量計和閥門的小口徑旁路通道(如圖1、圖 2所示)。
封閉連續最小循環系統是指當水泵、閥門等可調設備狀態不變 時，系統總水量的變化將直接影響水槽試驗段水位和流速。水泵進出口兩端並聯設置的循環通道是指在控制流量時，可以通過變頻器調節 水泵出力及調節循環通道閥門的開度大小達到控制流量的目的。
本發明是一個封閉連續循環系統，將原有的控制工藝流程做了改 變，簡單說就是先向封閉的水槽注水，達到試驗的水位後，停止注水， 這時封閉系統內的水量是恆定不變的，水槽兩端的聯通管道之間設有 一臺雙向軸流泵，當軸流泵驅動水體朝一個方向流動時，水槽中的水 體也開始朝一個方向流動，整個系統的水體參與循環流動。由於釆用 了雙向軸流泵，在設計時考慮了對稱性，使得該試驗水槽具有可以開 展恆定流、非恆定流、單向流、雙向流、清水和渾水試驗的多種功能。
權利要求
1、用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽，其特徵在於它是一個封閉連續的最小循環供水系統，水槽試驗段尾部沒有安裝有調節水位作用的尾門等機構，封閉連續最小循環系統是指當水泵、閥門等可調設備狀態不變時，系統總水量的變化將直接影響水槽試驗段水位和流速。
2、 根據權利要求1所述的用於水力學和泥沙動力學的無尾門試 驗水槽，其特徵在於它包括水槽(8)，在水槽(8)的兩端有進出水口 (9)，有過渡段(10)與進出水口 (9)相通，在過渡段(10)之間有主管道 (6)，所述的主管道(6)上間隔安裝有雙向軸流泵(1)、電動調節閥(2) 和電磁流量計(3),驅動水泵的電動機(11 )由變頻調速器控制，所述 的主管道(6)的電動調節閥和電磁流量計段旁安裝有小口徑旁路通道 (4),所述的小口徑旁路通道(4)上安裝有電動調節閥(2)和電磁流量 計(3)。
3、 根據權利要求2所述的用於水力學和泥沙動力學的無尾門試 驗水槽，其特徵在於在所述進出水口 (9)上安裝有排空閥門(7)。
4、 根據權利要求2所述的用於水力學和泥沙動力學的無尾門試 驗水槽，其特徵在於在所述水泵的輸入口和輸出口兩端並聯設置有循 環管道(5),在循環管道(5)上安裝有電動調節閥(2)。
全文摘要
用於水力學和泥沙動力學的無尾門試驗水槽，它是一個封閉連續的最小循環供水系統，水槽試驗段尾部沒有安裝有調節水位作用的尾門等機構，封閉連續最小循環系統是指當水泵、閥門等可調設備狀態不變時，系統總水量的變化將直接影響水槽試驗段水位和流速。它克服了現有的試驗水槽各個組成部分相互獨立，互不相干。進行水槽試驗時，使用人員常感到控制不便，水槽試驗的精度也難以進一步提高的缺點。本發明採用最小循環系統設計思想，系統的總體水量小，就可以減小排放，減小浪費。
文檔編號G01M10/00GK101561344SQ20091006223
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者胡向陽, 明 許, 馬志敏, 魏國遠 申請人:長江水利委員會長江科學院