簡易水閥流量特性測試平臺的製作方法

2023-08-03 05:21:16 1

專利名稱：簡易水閥流量特性測試平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實驗裝置，具體地說是一種應用在教學和科研中的簡易水閥流量特性測試平臺。
背景技術：
水閥是空調水系統中直接與水相接觸的執行器，其控制水的流量和壓力，關係著生產過程、空氣調節等自動化技術目標的實現。正確選取水閥的結構形式和產品規格，對於水系統的穩定性、經濟合理性有十分重要的作用。而做到正確的在水系統中選取水閥的前提就是了解水閥的流量特性。測量水閥流量特性時需要保持閥門前後壓差不變，改變閥門不同開度測量流量來 確定其流量特性。在閥門生產廠家，測量閥門流量特性需要建立專門的實驗臺以實現閥門前後壓差固定，試驗裝置價格昂貴，很難直接用於教學活動。在傳統教學活動中，對於水閥的流量特性，主要是從理論上對學生進行講解。但是單純的從理論上講解，學生難以有直觀、清晰的認識；而運行中的水系統也不可能給學生實驗、測試的機會，更不可能進行任何形式的模擬或演示。因此在教學和實驗過程中，學生對於水閥的流量特性的了解存在一定的困難。因此，有必要開發一種簡易的水閥流量特性測試平臺，用於實驗教學和科學研究。
發明內容本實用新型提供了一種應用在水閥流量特性教學或科研中的實驗平臺。本實驗平臺解決技術問題所採用的技術方案是本測試平臺包括簡易壓差穩定系統和水閥開度PID控制系統。在所述的簡易壓差穩定系統中通過支架7將上位水箱2與下位水箱14分別固定。下位水箱14內部放置水泵15，上位水箱2通過水箱隔板8將上位水箱2的下半部分隔為兩部分，這兩部分的上部相通。水泵15通過供水管I將下位水箱14中的水送至上位水箱2被水箱隔板8隔開的其中一部分，該部分通過水管與待測水閥4連接。上位水箱2通過水箱隔板8隔開的另一部分通過回水管3與下位水箱14相連。待測水閥4下方放置用於測量單位時間內流經待測水閥4的水流量的量杯11。量杯11放置於用於盛放量杯11溢出的水的接水盤12中。接水盤12底部通過水管與下位水箱14連接,水管上設置有洩水閥1113。實驗時通過保證上位水箱2被水箱隔板8隔開的兩部分中與待測水閥4連接的一部分以及連接該部分與待測水閥4的水管中充滿水，即保證待測水閥4進口處的水產生的壓力恆定。又因為待測水閥4出口處為大氣壓力，所以保證了實驗時待測水閥4前後的壓力恆定。所述的水閥開度PID控制系統由SGA24信號源17、PID調節儀16、水閥執行器10和待測水閥4依次連接。PID調節儀16根據SGA24信號源17給出的0-10V電壓信號通過控制水閥執行器10對待測水閥4的開度進行調節。該技術方案能有效避免實驗中人為因素對水閥開度的影響，進而提高了實驗的準確度。[0009]本實用新型是研究水閥流量特性的測試平臺。與已有技術相比，本實用新型的特點體現在I、本實用新型採用維持上位水箱中水位固定的簡易方式實現閥門前後的壓差恆定；採用PID調節儀控制待測水閥的開度，避免了實驗中人為因素對水閥開度的影響，進而提聞了實驗的準確度。2、本實用新型不僅可以作為教學演示，而且具有可操作性，能有效促進學生與其他實驗者對影響水閥流量特性的因素的認識。為教學與科研提供了硬體環境，為閥門技術發展的探索性研究創造了條件。3、本實用新型靈活性好，擴展性強，可以測量多種閥門的流量特性。

圖I為本實用新型的系統原理圖。 圖2為本實用新型中保持待測水閥前後壓差恆定的原理圖。圖3為本實用新型的水泵主電路圖。圖4為本實用新型的水泵控制電路圖。圖中1、供水管；2、上位水箱；3、回水管；4、待測水閥；5、回水調節閥；6、洩水閥I ;7、支架；8、水箱隔板；9、電纜；10、水閥執行器；11、量杯；12、接水盤；13、洩水閥II ;14、下位水箱;15、水泵;16、PID調節儀；17、SGA24信號源。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明圖I所示為本實用新型的原理圖。水泵15、供水管I、上位水箱2兩部分中未與水閥連接的一部分、回水管3以及下位水箱14連接組成了迴路。該迴路使水泵15能持續為上位水箱2兩部分中與水閥連接的部分供水，保證了在實驗時上位水箱2兩部分中與水閥連接的部分以及該部分與待測水閥4連接的水管中充滿水，即保證了實驗時待測水閥4前後壓差恆定。上位水箱2兩部分中與水閥連接的部分、待測水閥4、量杯11以及連接水管組成了測量待測水閥4流量特性的水路。水閥執行器10、SGA24信號源17以及PID控制儀16組成了調節待測水閥4開度的電路。另外為防止量杯11中的水溢出裝置中設置了接水盤12，接水盤12底部通過水管將水排回下位水箱14中。圖2中的裝置保證了待測水閥前後壓差的恆定。水泵15通過送水管I為上位水箱2送水，保證上位水箱2兩部分中與水閥連接的部分充滿水，溢出的水流到上位水箱2的另一部分並通過回水管3回到下位水箱14。通過保證液位差Λ H恆定即保證了待測水閥4前後的壓差恆定。圖3和圖4所示為本實用新型的電路圖。水泵主電路中空氣開關QF、接觸器ΚΜ、繼電器KH與水泵電機依次連接後連入220V供電電路。電路控制過程如下實驗時首先閉合空氣開關QF，為系統送電，電源指示燈HYl亮。按啟動按鈕SF，使接觸器KM通電並自鎖，接觸器KM的主觸點閉合使水泵15開始運轉，運行指示燈HR亮。此時水泵15通過供水管I將下位水箱14中的水送到上位水箱2中的右側，當上位水箱2兩部分中與水閥連接的部分中的水開始向另一部分溢出時液位差Λ H恆定，即待測水閥4前後壓差恆定。此時可以開始測量待測水閥4的特性。水閥特性測量步驟如下通過調節SGA24信號源17，模擬輸出一個0-10V的電壓信號。該電壓信號經過PID調節儀16處理後將執行信號通過電纜9傳送到水閥執行器10處，水閥執行器10輸出待測水閥4開度信號，待測水閥4動作。待測水閥4動作的同時開始計時，通過設備中部的量杯11計算通過待測水閥4單位時間的水的體積流量。讀數時，將導水槽推上，將水導入量筒外的水槽裡。結束計量後，清空量杯11內的存水，將接水盤12底部的洩水閥1113打開排出接水盤12內的存水。通過調節SGA24信號源，模擬輸出不同的0-10V的電壓信號即可實現待測閥門4不同開度下的流量特性。
實驗結束後按下停機按鈕SS，此時接觸器KM斷電，接觸器KM主觸點斷開，水泵15停止運行。之後斷開空氣開關QF給系統斷電。此外為了保證實驗的安全，電路設置有過載保護功能。通過主電路中的繼電器KH保護水泵的正常運行。當主電路中電流過高時，通過主電路中繼電器KH使控制電路中的常開觸點閉合，故障指示燈ΗΥ2亮，常閉觸點斷開，使控制電路中的接觸器KM斷電，進而使主電路中接觸器KM主觸點斷開，水泵停止運行，最終起到保護水泵的作用。
權利要求1.簡易水閥流量特性測試平臺，包括簡易壓差穩定系統和水閥開度PID控制系統；其特徵在於 在所述的簡易壓差穩定系統中通過支架(7)將上位水箱(2)與下位水箱(14)分別固定；下位水箱(14)內部放置水泵(15)，上位水箱⑵通過水箱隔板⑶將上位水箱(2)的下半部分隔為兩部分，這兩部分的上部相通；水泵(15)通過供水管(I)將下位水箱(14)中的水送至上位水箱(2)被水箱隔板(8)隔開的其中一部分，該部分通過水管與待測水閥(4)連接；上位水箱(2)通過水箱隔板(8)隔開的另一部分通過回水管 (3)與下位水箱(14)相連；待測水閥(4)下方放置用於測量單位時間內流經待測水閥(4)的水流量的量杯(11)；量杯(11)放置於用於盛放量杯(11)溢出的水的接水盤(12)中；接水盤(12)底部通過水管與下位水箱(14)連接，水管上設置有洩水閥11(13)； 所述的水閥開度PID控制系統由SGA24信號源(17)、PID調節儀(16)、水閥執行器(10)和待測水閥(4)依次連接。
專利摘要簡易水閥流量特性測試平臺，屬於實驗裝置領域。包括簡易壓差穩定系統和水閥開度PID控制系統；在所述的簡易壓差穩定系統中上位水箱通過水箱隔板將上位水箱的下半部分隔為兩部分；水泵通過供水管將下位水箱中的水送至上位水箱被水箱隔板隔開的一部分，該部分與待測水閥連接；另一部分的回水管與下位水箱相連；待測水閥下方放置量杯；量杯放置於接水盤中；接水盤底部與下位水箱連接，水管上設置有洩水閥II；所述的水閥開度PID控制系統由SGA24信號源、PID調節儀、水閥執行器和待測水閥依次連接。本平臺可作教學演示，而且具有可操作性，能有效促進學生與其他實驗者對影響水閥流量特性的因素的認識。
文檔編號G09B15/02GK202383863SQ20112050035
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者孫育英, 李俊梅, 李春旺, 李炎鋒, 王慧琛, 邊江 申請人:北京工業大學