[發(fā)明專利]水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110214408.5
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102354236A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡亞安;凌國增;嚴(yán)秀俊;馮中華;阮士平;王曉東;楊林;胡皓;方龍
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院;南京蘇潤科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 任立;姚姣陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置及控制方法，具體的說是一種為實現(xiàn)水工減壓箱試驗環(huán)境要求而采取的水位、流量自動調(diào)節(jié)的裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著水工減壓箱試驗和研究的要求不斷提升，水工減壓箱試驗過程中對試驗水位、流量的要求隨之不斷提高，以前都是依靠人工啟停水泵、調(diào)節(jié)手動閥門等方式達(dá)到試驗要求，水位、流量控制精度低，穩(wěn)定性差，參加實驗觀測的人員多，實驗效率低。如何實現(xiàn)試驗過程中試驗水位、流量的自動調(diào)節(jié)一直以來都是研究和設(shè)計的焦點。

經(jīng)過長期的科研和探索實踐，科研人員在水工試驗過程中的數(shù)據(jù)采集方便已取得很大進(jìn)展，同時，隨著控制技術(shù)的發(fā)展，水工減壓箱的試驗過程中水泵、調(diào)節(jié)閥、流量計等也采用了自動控制技術(shù)，引入了計算機和PLC控制系統(tǒng)。但如何實現(xiàn)試驗過程中的水位、流量的自動調(diào)節(jié)，一直是設(shè)計和科研試驗人員非常關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在缺點，提出一種水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置及控制方法，能實現(xiàn)減壓箱試驗過程中的水位、流量的動態(tài)自動調(diào)節(jié)。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：本發(fā)明提供一種水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置，包括上游水箱、下游水箱、設(shè)置在所述上游水箱和下游水箱之間的管道，所述管道上設(shè)置有水泵；所述管道上設(shè)有電磁流量計和壓力傳感器與PLC控制系統(tǒng)相連，所述管道上的水泵上安裝有變頻器，所述變頻器與所述PLC控制系統(tǒng)連接；所述水泵的進(jìn)出口與所述管道連接處設(shè)有隔離閥；所述上游水箱和下游水箱均安裝絕壓式水位計、壓力傳感器，并接入所述PLC控制系統(tǒng)。

本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：述的水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述上、下游水箱內(nèi)分割有多個小水箱單元，相鄰所述小水箱單元通過串聯(lián)的電動調(diào)節(jié)旁通閥和水泵，當(dāng)一個小水箱單元內(nèi)的水位較高時，則通過PLC系統(tǒng)控制開啟電動調(diào)節(jié)旁通閥利用重力放水，當(dāng)水位較低時，開啟水泵對小水箱單元進(jìn)行供水。

前述的水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置，所述變頻器與所述PLC控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線方式控制連接，避免了動力設(shè)備對信號的干擾。

進(jìn)一步的，前述的水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置的控制方法，包括以下步驟：

第一步：通過所述PLC控制系統(tǒng)設(shè)定上游試驗水位及試驗流量，系統(tǒng)啟動水泵，由下游水箱往上游水箱注水至設(shè)定水位；

第二步：調(diào)節(jié)控制水泵電機頻率和旁通閥開度，從而實現(xiàn)試驗水位和流量的動態(tài)恒定；

第三步：采集上下游水箱水位、減壓箱流量計的實時值，計算目標(biāo)值和實際值的差值，通過PID閉環(huán)控制，完成對變頻水泵的總線控制信號和旁通調(diào)節(jié)閥模擬量控制信號的給定。

前述述的水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置的控制方法，所述旁通調(diào)節(jié)閥模擬量控制信號量為0～10V，實現(xiàn)試驗水位和流量的穩(wěn)定控制功能。

在水工減壓箱試驗系統(tǒng)中，恒定水位及流量的控制一直是一個難題，水位及流量控制的穩(wěn)定和精確直接影響到模型試驗的結(jié)果，從而可能影響到實際原形的工作安全。本發(fā)明不需要增加很多的設(shè)備，原理清晰，簡單結(jié)構(gòu)，具備很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的優(yōu)點是：（1）可以大大提高減壓箱試驗水位、試驗流量控制的穩(wěn)定性和控制精度；（2）可以長時間動態(tài)自動調(diào)節(jié)，減輕試驗人員工作強度；（3）可以通過對水泵的變頻控制實現(xiàn)節(jié)能增效。

附圖說明

圖1為采用變頻水泵控制出水量。

圖2為上下游水箱選用旁通電動調(diào)節(jié)閥。

具體實施方式

實施例1

本實施例是一種水工減壓箱試驗水位、流量自動調(diào)節(jié)裝置及其控制方法，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括上游水箱1、下游水箱2、設(shè)置在所述上游水箱和下游水箱之間的管道3，管道上設(shè)置有水泵4；所述管道上設(shè)有電磁流量計5和壓力傳感器6與PLC控制系統(tǒng)7相連，所述管道上的水泵7上安裝有變頻器9，所述變頻器9與所述PLC控制系統(tǒng)7采用現(xiàn)場總線方式控制連接；所述水泵的進(jìn)出口與所述管道連接處設(shè)有隔離閥8；所述上游水箱1和下游水箱2均安裝絕壓式水位計、壓力傳感器，并接入所述PLC控制系統(tǒng)7。在上、下游水箱內(nèi)分割有多個小水箱單元，相鄰所述小水箱單元通過串聯(lián)的電動調(diào)節(jié)旁通閥10和調(diào)節(jié)水泵11連接。

本發(fā)明的的控制方法，包括以下步驟：

第一步：通過所述PLC控制系統(tǒng)設(shè)定上游試驗水位及試驗流量，系統(tǒng)啟動水泵，由下游水箱往上游水箱注水至設(shè)定水位；