[實用新型]一種應用于實驗水槽的供水循環控制系統

有效

• 申請號: 201821976875.5
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN209368767U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 張宏偉;劉猛
• 申請（專利權）人: 上海河口海岸科學研究中心
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

一種應用于實驗水槽的供水循環控制系統，包括實驗水槽和穩水池，實驗水槽和穩水池的一端連通設置有一連通管，通過該連通管將實驗水槽里的水流送至穩水池內，穩水池的另一端開設有供水循環控制組件，通過該供水循環控制組件將水體增能后通過輸水總管再次輸入實驗水槽，將水體通過實驗水槽、連通管、穩水池和輸水總管連續有效地循環流動；本實用新型產生的恒定流和非恒定流具有流量調節過程穩、范圍寬、精度高的特點，本實用新型的流量控制采用基于通信的分布式控制體系，流量控制和檢測硬件設備分布到現場安裝，系統故障分散化，單個流量檢測或控制設備發生故障不會直接耦合到監控計算機上引起系統故障，系統整體運行可靠性高。

技術領域

本實用新型涉及自動化監控領域，尤其涉及一種應用于不同長度的實驗水槽的供水循環控制系統，實現流量的自動化監控。

背景技術

目前，在水流物理模型實驗室中，經常使用一種水流水槽來作為實驗設備，這種水流水槽通過模擬水流特性和泥沙運動的基本規律來獲得對應的實驗參數。

現有技術下的水流水槽的供水循環方法采用的是立體式和平面式兩種技術，其具體如下：

立體式供水循環技術，采用了平水塔作為供水設備，從蓄水池中抽水送入平水塔，通過溢水槽來控制水流產生恒定流，再輸入水槽進行試驗，最后排入蓄水池完成水體循環，流量可達0.5m³/秒。平水塔一般設計高度為6～8m，容積約為70m³左右，采用鋼結構或鋼筋混凝土結構建筑而成。

但現有技術下的平水塔供水的不足之處在于：

1)平水塔只能用于恒定流試驗，不能用于非恒定流試驗，而且恒定流需要變更時，其操作復雜且耗時較長；

2)平水塔溢水水量較大，溢水會直接排入蓄水池而不參與試驗，所以整體上水的利用效率較低；

3)如果實驗室需要建設平水塔，則會占用較多的空間和場地，建設成本也較相對較高。

而為了解決平水塔供水的若干問題，現有技術后來發展出了水流水槽的平面式供水循環方法。在這種方案中，將往復流雙向泵與流量計組合成流量控制器替代平水塔，通過管道與水槽兩端連接形成水流循環通道，加水后水體在水槽和管道之間往復循環，不再排入水庫，流量控制器控制產生需要的流量。由于所有設備基本上同處一個平面，故稱之為平面式循環供水。該平面式供水循環方法與立體式循環供水方法相比，平面式循環供水不僅節省了大量空間、場地和試驗用水，而且能快速轉換生成有效流量范圍內的恒定流和非恒定流。

但是，現場試驗人員經過長時間的操作和反饋發現，平面式循環供水方法也存在有難以克服的缺陷，具體如下：

1)流量過程的平穩度不理想，尤其在低水位或流量靠近設計流量的頂端和末端時；

2)實驗水槽的長度有限，出水端水位過低引起水泵進氣；

3)水流量不能太大，否則也會引起水泵進氣的問題；

4)試驗水深不能太低，同樣會引起水泵進氣；

上述4個問題是由于平面式循環供水本身的結構導致，另外，平面式循環供水還難以實現流量的寬范圍高精度控制。

綜上所述，迄今為止，尚未見到公開的報道、論述和技術能適用于長、短不同的水槽，并能開展高低水位、大小流速全組合的水流試驗的供水循環方法，故目前迫切需要解決這個問題。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型在綜合分析現有立體式和平面式供水循環技術適用情況的基礎上，提供了一種應用于實驗水槽的供水循環控制系統，該控制系統通過重新設計的結構，使得水槽和管道中的水體穩定高效地交換，并對水流流量進行高精度的穩定控制，對在水槽內開展的水流物理模型研究，從低水位到高水位、從低流速到高流速的任意組合，均能高質量實現。