[發(fā)明專利]用于水利工程的液位測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810501970.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN108680228B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鳳平;張祝;王輝;武蕓;盧佳宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張祝;湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/20
• 分類號(hào): G01F23/20
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.用于水利工程的液位測(cè)量方法，其特征在于，采用用于水利工程的液位測(cè)量裝置實(shí)施液位測(cè)量，具體步驟如下：

當(dāng)用于水利工程的液位測(cè)量裝置液位測(cè)量桶體外的水位高于內(nèi)部水位時(shí)，數(shù)據(jù)處理器控制電磁比例放氣閥調(diào)整較大開度，水進(jìn)入底座過(guò)濾型腔，并經(jīng)緩沖右橫向通道、緩沖右豎向通道、緩沖左橫向通道、緩沖左豎向通道同時(shí)進(jìn)入底座緩沖型腔，此時(shí)出水機(jī)構(gòu)單向止回，水經(jīng)底座進(jìn)水通道、底座進(jìn)水插孔和進(jìn)水軸向通道推動(dòng)進(jìn)水閥芯打開，使水流經(jīng)進(jìn)水閥體型腔和進(jìn)水徑向通道進(jìn)入液位測(cè)量桶體內(nèi)，并經(jīng)支架通道和連通孔進(jìn)入穩(wěn)定罩桶內(nèi)，進(jìn)而改變對(duì)計(jì)量棒的作用力，稱重傳感器通過(guò)稱重拉繩或稱重桿實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受力數(shù)據(jù)并將受力數(shù)據(jù)反饋至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器通過(guò)對(duì)受力數(shù)據(jù)處理得出當(dāng)前的水位值；

當(dāng)液位測(cè)量桶體外的水位低于內(nèi)部水位時(shí)，數(shù)據(jù)處理器控制電磁比例放氣閥調(diào)整較大開度，此時(shí)進(jìn)水機(jī)構(gòu)單向止回，水經(jīng)出水機(jī)構(gòu)上的出水徑向通道進(jìn)入出水閥體型腔內(nèi)推動(dòng)出水閥芯開啟，使水流經(jīng)出水軸向通道、底座出水插孔、底座出水通道進(jìn)入底座緩沖型腔內(nèi)，并經(jīng)緩沖機(jī)構(gòu)上的緩沖右橫向通道、緩沖右豎向通道、緩沖左橫向通道、緩沖左豎向通道同時(shí)輸出經(jīng)底座過(guò)濾型腔進(jìn)入液位測(cè)量桶體，在輸出過(guò)程中改變對(duì)計(jì)量棒的作用力，由稱重拉繩或稱重桿實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量棒受力數(shù)據(jù)并將受力數(shù)據(jù)反饋至數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器通過(guò)對(duì)受力數(shù)據(jù)處理得出當(dāng)前的水位值；

當(dāng)液位測(cè)量桶體的內(nèi)外水位保持一致時(shí)，數(shù)據(jù)處理器控制電磁比例放氣閥調(diào)整較小開度或關(guān)閉；當(dāng)水面受到外部環(huán)境影響而產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，感應(yīng)浮球產(chǎn)生波動(dòng)，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)感應(yīng)浮球的波動(dòng)特性并結(jié)合風(fēng)速測(cè)量?jī)x的數(shù)據(jù)反饋，綜合判定水面波動(dòng)因素，當(dāng)在一定時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)浮球的波動(dòng)中心高度無(wú)明顯較大變化時(shí)，數(shù)據(jù)處理器控制電磁比例放氣閥關(guān)閉，阻止突發(fā)波動(dòng)帶來(lái)的水位值頻繁變化，當(dāng)在一段時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)浮球的波動(dòng)中心高度有明顯較大變化時(shí)，數(shù)據(jù)處理器控制電磁比例放氣閥調(diào)整較大開度，迅速實(shí)時(shí)調(diào)整內(nèi)外水位差；在電磁比例放氣閥處于較大開度的水位變化過(guò)程中，進(jìn)水機(jī)構(gòu)與出水機(jī)構(gòu)分別結(jié)合緩沖機(jī)構(gòu)，從而避免較大水位差引發(fā)沖擊；

所述用于水利工程的液位測(cè)量裝置包括液位測(cè)量桶體，液位測(cè)量桶體一側(cè)設(shè)置有用于安裝水位及波動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)的安裝支架，液位測(cè)量桶體另一側(cè)設(shè)置有用于進(jìn)行水力發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)，感應(yīng)支架設(shè)置在液位測(cè)量桶體上，感應(yīng)浮球套裝在感應(yīng)支架上；上端蓋設(shè)置在液位測(cè)量桶體頂部，并在上端蓋內(nèi)腔上部設(shè)置有多道用于安裝穩(wěn)定罩桶頂部的端蓋環(huán)形槽，上端蓋一側(cè)沿豎直方向設(shè)置有用于連通液位測(cè)量桶體內(nèi)外的端蓋氣道，在位于端蓋氣道出口處的上端蓋上設(shè)置有用于控制放氣量的電磁比例放氣閥，風(fēng)速測(cè)量?jī)x設(shè)置在上端蓋頂部；稱重傳感器設(shè)置在上端蓋的回轉(zhuǎn)中部，且稱重傳感器底部通過(guò)稱重桿或稱重拉繩與計(jì)量棒連接，當(dāng)稱重傳感器通過(guò)稱重拉繩與計(jì)量棒連接時(shí)，稱重傳感器用于測(cè)量計(jì)量棒對(duì)稱重傳感器的拉力，當(dāng)水流慢慢升高時(shí)，液位測(cè)量桶體內(nèi)外水位保持一致，隨著水位慢慢升高，在浮力的作用下，計(jì)量棒上浮與稱重傳感器連接，稱重傳感器所受拉力慢慢減小，根據(jù)讀數(shù)轉(zhuǎn)化計(jì)算水位值的大小，在流水堰有水時(shí)，稱重傳感器的測(cè)量值與水位關(guān)系為：

W₁-W₂=W_水 （1）

（2）

當(dāng)稱重傳感器通過(guò)稱重桿與計(jì)量棒連接時(shí)，稱重傳感器用于測(cè)量計(jì)量棒對(duì)稱重傳感器的支撐力，將無(wú)水時(shí)的稱重傳感器測(cè)量值設(shè)置為零，當(dāng)水流慢慢升高時(shí)，液位測(cè)量桶體內(nèi)外水位保持一致，隨著水位慢慢升高，在浮力的作用下，計(jì)量棒上浮與稱重傳感器連接，稱重傳感器所受壓力逐漸增大，根據(jù)讀數(shù)轉(zhuǎn)化計(jì)算水位值的大小，在流水堰有水時(shí)，稱重傳感器的測(cè)量值與水位關(guān)系為：

（3）

在上述公式（1）～（3）中，W₁為無(wú)水時(shí)稱重傳感器的測(cè)量值，W₂為有水時(shí)稱重傳感器的測(cè)量值， W_水為計(jì)量棒排開水的重量，S為計(jì)量棒的橫截面積，為水的密度，h為測(cè)量時(shí)的水位；

液位測(cè)量桶體內(nèi)底部設(shè)置有下支架，下支架上部設(shè)置有多道用于安裝穩(wěn)定罩桶底部的支架環(huán)形槽，下支架上沿周向均布設(shè)置有多個(gè)用于水過(guò)流的支架通道，穩(wěn)定罩桶上設(shè)置有多個(gè)用于水通流的連通孔，下支架位于底座上方，底座設(shè)置在液位測(cè)量桶體底部，底座內(nèi)部設(shè)置有用于對(duì)進(jìn)水機(jī)構(gòu)和出水機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆裝的底座環(huán)型腔，底座過(guò)濾型腔設(shè)置在底座外部，用于安裝緩沖機(jī)構(gòu)的底座緩沖型腔設(shè)置在底座內(nèi)部，且底座過(guò)濾型腔與底座緩沖型腔連通，底座一側(cè)設(shè)置有底座進(jìn)水通道與用于安裝進(jìn)水機(jī)構(gòu)的底座進(jìn)水插孔，底座另一側(cè)設(shè)置有底座出水通道與用于安裝出水機(jī)構(gòu)的底座出水插孔，底座緩沖型腔通過(guò)底座進(jìn)水通道與底座進(jìn)水插孔連通，底座緩沖型腔通過(guò)底座出水通道與底座出水插孔連通；

緩沖機(jī)構(gòu)中，緩沖閥體關(guān)于自身對(duì)稱，緩沖閥體內(nèi)右側(cè)設(shè)置有緩沖右橫向通道與能夠貫通緩沖閥體上下的緩沖右豎向通道，緩沖右橫向通道一端與外部接通，緩沖右橫向通道另一端與緩沖右豎向通道接通，緩沖閥體內(nèi)左側(cè)設(shè)置有能夠貫通緩沖閥體上下的緩沖左豎向通道與緩沖左橫向通道，緩沖左橫向通道一端與外部接通，緩沖左橫向通道另一端與緩沖左豎向通道接通；

進(jìn)水機(jī)構(gòu)中，進(jìn)水閥體內(nèi)部從右至左依次設(shè)置有進(jìn)水軸向通道、進(jìn)水密封線、進(jìn)水閥體型腔及用于安裝進(jìn)水閥芯的進(jìn)水安裝孔，并在進(jìn)水閥體周向均布設(shè)置有與進(jìn)水閥體型腔連通的進(jìn)水徑向通道，進(jìn)水閥芯周向均布設(shè)置有使得進(jìn)水閥芯與進(jìn)水安裝孔為線接觸的進(jìn)水閥芯支體，進(jìn)水負(fù)壓彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)的一端與進(jìn)水軸向通道接觸，進(jìn)水負(fù)壓彈簧另一端與進(jìn)水閥芯一端接觸，進(jìn)水閥芯另一端與進(jìn)水調(diào)節(jié)彈簧一端接觸，進(jìn)水調(diào)節(jié)彈簧另一端與進(jìn)水調(diào)節(jié)桿接觸，進(jìn)水調(diào)節(jié)桿與進(jìn)水閥體連接，且預(yù)設(shè)定進(jìn)水調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮力加進(jìn)水閥芯相對(duì)進(jìn)水安裝孔的摩擦力等于進(jìn)水負(fù)壓彈簧的預(yù)壓縮力，以使得進(jìn)水閥芯的開啟壓力為零；

出水機(jī)構(gòu)中，出水閥體內(nèi)部從左至右依次設(shè)置有出水軸向通道、出水密封線、出水閥體型腔及用于安裝出水閥芯的出水安裝孔，并在出水閥體周向均布設(shè)置有與出水閥體型腔連通的出水徑向通道，出水閥芯與出水閥芯支架連接，出水閥芯支架通過(guò)出水安裝孔與出水閥體配合安裝，出水閥芯支架周向均布設(shè)置有使得出水閥芯支架與出水安裝孔為線接觸的出水閥芯支體，出水負(fù)壓彈簧處于預(yù)壓縮狀態(tài)的一端與出水軸向通道接觸，出水負(fù)壓彈簧另一端與出水閥芯一端接觸，出水閥芯支架一端與出水調(diào)節(jié)彈簧一端接觸，出水調(diào)節(jié)彈簧另一端與出水調(diào)節(jié)桿接觸，出水調(diào)節(jié)桿與出水閥體連接，且預(yù)設(shè)定出水調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮力等于出水閥芯支架相對(duì)出水安裝孔的摩擦力加出水負(fù)壓彈簧的預(yù)壓縮力，以使得出水閥芯的開啟壓力為零；

稱重傳感器、感應(yīng)支架及電磁比例放氣閥分別與數(shù)據(jù)處理器連接。