一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水位調(diào)節(jié)裝置，具體的說(shuō)是一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在水電站引水發(fā)電系統(tǒng)物理模型試驗(yàn)中，模型引水發(fā)電系統(tǒng)由模型機(jī)組系統(tǒng)(包括蝸殼、尾水管、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、同步發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)的聯(lián)軸器以及支架等)和模型水道系統(tǒng)(包括進(jìn)水口、上游引水管道/渠道、模型機(jī)組、尾水管、尾水閘門槽、尾水支洞、尾水洞/尾水明渠、出水口等)兩部分組成，并將這兩部分有機(jī)結(jié)合，共同放置于循環(huán)水系統(tǒng)中。循環(huán)水系統(tǒng)則通過(guò)上、下游水箱與模型水道系統(tǒng)的進(jìn)水口、出水口相連，組成完整的水電站弓I水發(fā)電系統(tǒng)物理模型試驗(yàn)平臺(tái)。
[0003]上、下游水箱在模型試驗(yàn)中主要起到模擬原型中的上下游水庫(kù)、為模型引水發(fā)電系統(tǒng)提供恒定的水位。一般要求水箱能夠提供不同高度的水位，滿足開(kāi)展不同尾水位下電站模型試驗(yàn)的要求；同時(shí)，為了真實(shí)的反映原型水庫(kù)的水位特性，則要求水箱內(nèi)的水位在某一試驗(yàn)工況下為恒定值。由于試驗(yàn)中的水箱體積比較有限，因此保持水位恒定、盡可能減小試驗(yàn)中水位的波動(dòng)成了水箱設(shè)計(jì)的核心所在。
[0004]常規(guī)的水電站模型試驗(yàn)水箱一般設(shè)計(jì)成開(kāi)敞式，通過(guò)平水槽溢流的型式提供一恒定水位，本質(zhì)上是一種開(kāi)環(huán)水位控制系統(tǒng)。但是開(kāi)敞式水箱能夠提供的可用水頭變幅較小，且易受試驗(yàn)場(chǎng)尺寸大小的限制，因?yàn)槠渌芴峁┑淖罡咚槐仨毜陀谠囼?yàn)場(chǎng)頂部高度、最低水位必須高于試驗(yàn)場(chǎng)地面高度；且水箱的通用性較差，不同模型引水發(fā)電系統(tǒng)必須配備特定的開(kāi)敞式水箱，增大了設(shè)備投資。
[0005]封閉式水箱可以很好的解決開(kāi)敞式水箱的以上幾點(diǎn)缺陷。其水箱整體是封閉、與外界大氣隔絕的；水箱內(nèi)部的水面之上存有一定的空氣，可以通過(guò)水箱進(jìn)行抽氣、充氣的方式按要求改變水箱內(nèi)部的氣體壓力，從而模擬出任意需要的壓力值；此功能也使得一個(gè)封閉式水箱可用于不同的模型電站的試驗(yàn)中。故此種水箱得到了越來(lái)越多的使用，為以后模型試驗(yàn)水箱的發(fā)展趨勢(shì)。
[0006]對(duì)于封閉式水箱，內(nèi)部氣體的壓力控制(抽氣、充氣)關(guān)系到水箱本身功能的發(fā)揮，但可較容易的實(shí)現(xiàn)；水箱內(nèi)水位的控制一方面關(guān)系到壓力值的施加，另一方面關(guān)系到試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，尤為重要，并且因?yàn)槠涿荛]的特性，不能利用常規(guī)水箱中的平水槽溢流方式來(lái)提供任意的恒定水位。因此，為了實(shí)現(xiàn)封閉式水箱的安全、有效、方便的使用，有必要實(shí)用新型合適的水位調(diào)節(jié)裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置，在保證封閉式水箱抽氣、充氣功能正常實(shí)施的前提下，可以將水箱內(nèi)的水位維持在一指定值保持不變，即使有較小的波動(dòng)也在試驗(yàn)誤差可以接受的范圍內(nèi)。
[0008]一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置，包括封閉式水箱1，補(bǔ)水管2與封閉式水箱I的底部相連通，并在水箱內(nèi)部呈環(huán)形布置，補(bǔ)水管2上設(shè)有閥門3 ;所述封閉式水箱I通過(guò)一個(gè)以上出水口與排水管4相連通，排水管4上設(shè)有排水泵5 ;所述封閉式水箱I頂部設(shè)有水位探測(cè)儀6，水位探測(cè)儀6通過(guò)信號(hào)線8與功率調(diào)節(jié)儀7相連，繼而功率調(diào)節(jié)儀7與排水泵5相連，用于控制排水泵5的流量；所述封閉式水箱I上還開(kāi)有與模型水道系統(tǒng)相連通的進(jìn)/出水口 9。
[0009]所述封閉式水箱I出水口的水位高于封閉式水箱I進(jìn)水口的水位。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理與過(guò)程如下:通過(guò)水箱內(nèi)水位的實(shí)時(shí)測(cè)量與反饋，來(lái)控制排水泵的排水流量，形成一閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，并且采用比例控制環(huán)節(jié)，水位偏離基準(zhǔn)水位也越大，相應(yīng)的排水泵抽水量也越大，這樣可以快速的達(dá)到水位調(diào)節(jié)目的，得到要求的水位值。具體工作時(shí)，首先關(guān)閉排水泵，由補(bǔ)水管給水箱補(bǔ)水，至所需水位，然后關(guān)閉補(bǔ)水管，啟動(dòng)閉環(huán)水位監(jiān)控系統(tǒng)，并將此時(shí)的水位設(shè)定為基準(zhǔn)水位，對(duì)應(yīng)排水泵的功率為O ;試驗(yàn)開(kāi)始的同時(shí)，排水泵也根據(jù)水箱內(nèi)水位的變化投入工作，進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，在較短的時(shí)間內(nèi)將水位調(diào)節(jié)至所需水位。
[0011]本實(shí)用新型封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型裝置原理科學(xué)可靠、集成度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝方便，運(yùn)行可靠、工作效率高，控制精密、便于整合現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)?？捎行У耐瓿伤娬灸Ｐ驮囼?yàn)封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型的仰視圖。
[0015]圖4為圖1的內(nèi)視圖。
[0016]圖5為本實(shí)用新型的工作原理框圖。
[0017]圖中，I為封閉式水箱，2為補(bǔ)水管，3為閥門，4為排水管，5為排水泵，6為水位探測(cè)儀，7為功率調(diào)節(jié)儀，8為信號(hào)線，9為進(jìn)/出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1-5所示，一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置，由以下部件組成:封閉式水箱1、補(bǔ)水管2、閥門3、排水管4、排水泵5、水位探測(cè)儀6、功率調(diào)節(jié)儀7、信號(hào)線8、模型水道系統(tǒng)的進(jìn)/出水口 9。補(bǔ)水管2在封閉式水箱I的底部引入，并在水箱內(nèi)部環(huán)形布置，補(bǔ)水管2上裝置一個(gè)閥門3，排水管4在封閉式水箱I較低的位置出水、其上安裝一排水泵5，水位探測(cè)儀6布置在水箱內(nèi)部的頂端，其測(cè)量的水位信號(hào)由信號(hào)線8傳送給功率調(diào)節(jié)儀7，功率調(diào)節(jié)儀7根據(jù)接收到的信號(hào)調(diào)節(jié)排水泵5的排水流量。
[0019]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:封閉式水箱除了通過(guò)進(jìn)、出水口與模型水道系統(tǒng)相連夕卜，通常有一個(gè)補(bǔ)水管和一個(gè)排水管，補(bǔ)水管接循環(huán)水系統(tǒng)的供水管道，排水管接循環(huán)水系統(tǒng)的回水渠道。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)補(bǔ)水管和排水管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型目的。補(bǔ)水管在水箱底部引入，并通過(guò)一布置在水箱底部的環(huán)形、均勻開(kāi)口的管道將所補(bǔ)水均勻、平穩(wěn)的引入水箱，同時(shí)起到消能的作用；補(bǔ)水管上設(shè)閥門控制流量。排水管上面裝置一個(gè)排水泵，將超過(guò)要求水位之上的水抽出；為了精確控制抽水量，在水箱內(nèi)頂部布置一個(gè)或多個(gè)水位探測(cè)儀(多個(gè)時(shí)需均勻布置，并取其平均值)，實(shí)時(shí)測(cè)定水位的位置，并將此水位信號(hào)通過(guò)一反饋裝置傳輸給排水泵，同時(shí)在排水泵上配置一可編程的功率調(diào)節(jié)儀，此儀器可以通過(guò)接受水位探測(cè)儀傳輸來(lái)的信號(hào)調(diào)整排水泵的功率(即抽水流量)，以試驗(yàn)要求的水位值為基準(zhǔn)水位(O)，此水位對(duì)應(yīng)的排水泵的功率設(shè)定為O，即不抽水，當(dāng)水箱內(nèi)水位高于基準(zhǔn)水位時(shí)，功率大于O，排水泵便啟動(dòng)排水，并且水位高于基準(zhǔn)值的值越高，泵抽水的功率越大，當(dāng)水位抽到等于基準(zhǔn)水位時(shí)，水泵又停止工作，如此反復(fù)，形成一實(shí)時(shí)反饋、實(shí)時(shí)控制的閉環(huán)水位監(jiān)控系統(tǒng)。為了使探測(cè)儀測(cè)定的水位值能真實(shí)反映水箱內(nèi)各處的水位，可以增加水位探測(cè)儀的數(shù)量，并將它們均勻的分布于水面上各處；同時(shí)為了減小排水泵抽水給水箱內(nèi)水位帶來(lái)的干擾，可設(shè)置4個(gè)排水管出口，并將它們匯集到一根管道上，再將排水泵裝置于匯集后的總管上；4個(gè)排水管可均勻的布置在水箱的底部各處(低于水箱最低水位，保證排水管為有壓，并留有一定的壓力裕度)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置，包括封閉式水箱⑴，其特征在于:補(bǔ)水管⑵與封閉式水箱⑴的底部相連通，并在水箱內(nèi)部呈環(huán)形布置，補(bǔ)水管⑵上設(shè)有閥門⑶；所述封閉式水箱⑴通過(guò)一個(gè)以上出水口與排水管⑷相連通，排水管⑷上設(shè)有排水泵⑶；所述封閉式水箱⑴頂部設(shè)有水位探測(cè)儀(6)，水位探測(cè)儀(6)通過(guò)信號(hào)線(8)與功率調(diào)節(jié)儀(7)相連，繼而功率調(diào)節(jié)儀(7)與排水泵(5)相連，用于控制排水泵(5)的流量；所述封閉式水箱⑴上還開(kāi)有與模型水道系統(tǒng)相連通的進(jìn)/出水口⑶。
2.如權(quán)利要求1所述的封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置，其特征在于:所述封閉式水箱CO出水口的水位高于封閉式水箱⑴進(jìn)水口的水位。
【專利摘要】一種封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)裝置，包括封閉式水箱⑴，補(bǔ)水管⑵與封閉式水箱⑴的底部相連通，并在水箱內(nèi)部呈環(huán)形布置，補(bǔ)水管⑵上設(shè)有閥門⑶；所述封閉式水箱⑴通過(guò)一個(gè)以上出水口與排水管⑷相連通，排水管⑷上設(shè)有排水泵⑸；所述封閉式水箱⑴頂部設(shè)有水位探測(cè)儀⑹，水位探測(cè)儀⑹通過(guò)信號(hào)線⑻與功率調(diào)節(jié)儀⑺相連，繼而功率調(diào)節(jié)儀⑺與排水泵⑸相連，用于控制排水泵⑸的流量；所述封閉式水箱⑴上還開(kāi)有與模型水道系統(tǒng)相連通的進(jìn)/出水口⑼。其優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型裝置原理科學(xué)可靠、集成度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝方便，運(yùn)行可靠、工作效率高，控制精密、便于整合現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)?？捎行У耐瓿伤娬灸Ｐ驮囼?yàn)封閉式水箱的水位調(diào)節(jié)。
【IPC分類】G05D9-12
【公開(kāi)號(hào)】CN204374792
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420789560
【發(fā)明人】郭文成, 楊建東, 張洋
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日