CN103398817B - 一种用于浑水压力测量的滤网阻沙装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于浑水压力测量中的滤网阻沙装置，它包括一卧式布置的过滤单元以及安装于过滤单元上的阀门组件。其中，过滤单元包括一无底的过渡桶，一敞口端与过渡桶的一端对接在一起的浑水桶，一敞口端与过渡桶的另一端对接在一起的清水桶，一装夹在浑水桶和过渡桶连接处的中细滤网，以及一装夹在过渡桶和清水桶连接处的细滤网。浑水桶的桶底中心通过管道与浑水系统取压点连接，清水桶的桶底中心通过测压管道与测压传感器连接。本发明阻隔了浑水中的泥沙颗粒进入测压系统，避免了泥沙等固体颗粒物在测量管道和测压传感器中的沉积，并可通过阀门组件排除过滤单元内的泥沙，保证了浑水压力测量的精度。
Description
技术领域
本发明涉及浑水压力测量领域，特别是关于一种用于浑水压力测量的滤网阻沙装置及其使用方法。
背景技术
在许多水利水电工程中，常需测量水压和压差，测量清水压力和压差时，多采用压力传感器。而我国多泥流河流很多，如果将多泥流河流中的浑水直接接入压力测试系统，因浑水在测试管道中没有流动，泥沙将逐渐沉积，测试管道中浑水密度将逐渐大于实际浑水密度，浑水密度的变化将严重影响压力测量的精度。
在某些试验中，取压点有可能是低于大气压力的负压，为避免进气和保护传感器，常需将传感器布置在取压点下方，如取压点压力有可能低于汽化压力，传感器需布置于取压点10m以下。如图1所示，假定传感器0安装在取压点以下，取压点和传感器0之间高程差为Z，取压点压力为p，传感器测量压力为pm,则传感器测量压力pm和取压点压力p存在如下关系：
pm=p+Z·ρg (1)
式中，pm是传感器测量压力,Pa；p是取压点压力，Pa；Z是取压点和传感器之间高程差，m；ρ是测量管道内浑水的平均密度，kg/m3；g是当地的重力加速度，m/s2。
从式(1)中可以看出，其它参数不变的情况下，传感器测量压力pm与测量管道内浑水的平均密度ρ成正比。但是，测量管路内是静水，浑水密度会因泥沙沉积而变化，浑水密度的变化将给压力测量带来很大的不确定性。假定被测量浑水系统（以下简称浑水系统）内浑水密度为ρs=1050kg/m3，而测量管路内密度ρM=1060kg/m3，取压点压力p=100000Pa，Z=10m，则pm=203950Pa。但是，由于测量管路中的浑水密度处于变化中，且无法准确测量，如仍采用浑水系统内密度ρs=1050kg/m3，换算出的取压点压力为100981Pa，比实际压力高出近1%。当然也可能固体颗粒进入测量管路较少，测量管路内ρM=1010kg/m3，如仍采用ρs=1050kg/m3，换算出的取压点压力为96077Pa，比实际压力低4%。因此，有必要设计一种系统，只允许浑水压力传递给测压传感器，尽可能阻隔浑水中的泥沙颗粒进入测量管路及传感器。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于阻隔浑水中泥沙颗粒进入测压系统的滤网阻沙装置及其使用方法，以消除泥沙颗粒在测压系统的聚集沉积给压力测量带来的不确定性，提高浑水压力的测量精度。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于浑水压力测量的滤网阻沙装置，其特征在于，它包括：一卧式布置的过滤单元以及安装于所述过滤单元上的阀门组件；其中，所述过滤单元包括一无底的过渡桶，一敞口端与所述过渡桶的一端对接在一起的浑水桶，一敞口端与所述过渡桶的另一端对接在一起的清水桶，一装夹在所述浑水桶和过渡桶连接处的中细滤网，以及一装夹在所述过渡桶和清水桶连接处的细滤网；所述浑水桶的桶底中心通过管道与浑水系统取压点连接，所述清水桶的桶底中心通过测压管道与测压传感器连接。
所述阀门组件包括一个设置在所述浑水桶和浑水系统之间管道上的第一连通阀门，一个设置在所述清水桶和测压传感器之间管道上的第二连通阀门，三个分别设置在所述浑水桶、过渡桶及清水桶的桶壁上部且靠近所述浑水桶、过渡桶及清水桶右端面的排气/充水阀门，以及三个分别设置在所述浑水桶、过渡桶及清水桶的桶壁下部且靠近所述浑水桶、过渡桶及清水桶左端面的排沙阀门。
所述浑水桶、过渡桶以及清水桶的桶壁均采用透明的有机玻璃制成；桶径以便于观测为准选择，每一桶长应不小于其桶径的1.5倍；所述浑水桶和清水桶的桶底均采用金属封板，且两个桶底、三段圆桶及两个滤网通过分布在圆桶外的若干螺栓把合成一整体。
连通所述浑水桶和浑水系统的所述第一连通阀门与连通所述清水桶和测压传感器的所述第二连通阀门位于所述过滤单元的同一高度。
用于浑水压力测量的滤网阻沙装置使用方法，其包括以下步骤：1)检查过渡桶以及清水桶的泥沙进入情况：若无泥沙进入，则进入步骤2)进行测量；若有泥沙进入，则关闭第一、第二连通阀门，根据泥沙沉积或飘散情况对各段进行排沙；2)开启第一、第二连通阀门，关闭所有排气/充水阀门及排沙阀门，测量浑水压力。
所述1)步骤中，若有泥沙进入，则将通过透明有机玻璃圆桶会观测到一倾斜分界面向清水侧缓慢漂移，其上部偏向浑水侧，下部偏向清水侧；各段排沙方法如下：①浑水桶的排沙方法：先打开浑水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再打开浑水桶下部的排沙阀门排沙；根据排沙情况，依次打开过渡桶和清水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再通过打开过渡桶和清水桶下部的排沙阀门排沙；②过渡桶的排沙方法：先打开过渡桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再打开其下部的排沙阀门排沙；根据排沙情况，再打开清水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，开启清水桶下部的排沙阀门排除清水桶的泥沙；③清水桶的排沙方法：先打开清水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再打开清水桶下部的排沙阀门排沙；如发现清水桶内还有部分泥沙，先关闭清水桶下部的排沙阀门，再打开过渡桶下部的排沙阀门排沙；必要时将清水桶下部的排沙阀门改作充水阀门使用，以冲洗沉积在清水桶偏下部泥沙。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明阻隔了浑水中的泥沙颗粒进入测压系统，避免了泥沙等固体颗粒物在测量管道和测压传感器中的沉积，节省了清洗测量管道和测压传感器的次数及费用。2、本发明由于采用了逐渐加密的两层滤网设计，可根据泥沙沉降和向清水桶推进的观测结果沿泥沙颗粒渗透进入清水飘散推移的反方向不定时用清水进行冲沙、排沙，可保证无泥沙颗粒进入清水段。并通过清水段的排沙和清水冲洗等措施排除少量进入该段的泥沙，实现无泥沙颗粒进入测量管道及测压传感器，减小测量管路内水体密度不确定而产生的压力、压差测试误差，提高测量精度。3、本发明由于滤网只阻隔较粗颗粒泥沙，不影响压力传递，在静水条件下滤网两侧无压差，可通过滤网将浑水侧压力无保留的传递到清水侧。
附图说明
图1是常见压力测量装置的结构示意图
图2是本发明滤网阻沙装置的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图2所示，本发明包括过滤单元和阀门组件。其中，过滤单元采用卧式布置，其包括一浑水桶10、一过渡桶11、一清水桶12、一中细滤网13以及一细滤网14。浑水桶10、过渡桶11以及清水桶12的敞口对接在一起，中细滤网13装夹在浑水桶10和过渡桶11的连接处，细滤网14装夹在过渡桶11和清水桶12的连接处。浑水桶10桶底中心通过管道与浑水系统取压点(图中未示出)连接，清水桶10桶底中心通过测压管道与测压传感器(图中未示出)连接。阀门组件包括一设置在浑水桶10和浑水系统之间管道上的连通阀门20，一设置在清水桶12和测压传感器之间管道上的连通阀门21，三设置在浑水桶10、过渡桶11及清水桶12桶壁上部且靠近浑水桶10、过渡桶11及清水桶12右端面的排气/充水阀门22、23及24，三设置在浑水桶10、过渡桶11及清水桶12桶壁下部且靠近浑水桶10、过渡桶11及清水桶12左端面的排沙阀门25、26及27。
在一个优选的实施例中，浑水桶10、过渡桶11以及清水桶12的桶壁均采用透明的有机玻璃制成，每一桶径均以便于观测为准选择，且每一桶长不小于其桶径的1.5倍，浑水桶10和清水桶12的桶底均采用金属封板，且浑水桶10、过渡桶11以及清水桶12通过分布在浑水桶10和清水桶12桶底外沿的若干长螺栓(图中未示出)把合成一整体。
在一个优选的实施例中，连通阀门20和21位于同一高度。
本发明还提供一种上述滤网阻沙装置的使用方法，该方法包括以下步骤：
1)检查过渡桶11、清水桶12的泥沙进入情况：若无泥沙进入，则按照步骤2)进行测量；若有泥沙进入，则将通过透明有机玻璃圆桶会观测到一倾斜分界面向清水侧缓慢漂移，其上部偏向浑水侧，下部偏向清水侧；此时关闭连通阀门20及21，根据泥沙沉积或飘散情况，按照以下方法对各段进行排沙。
①浑水桶10的排沙方法：先打开排气/充水阀门22连通自来水，再打开排沙阀门25排沙。根据排沙情况，依次打开排气/充水阀门23及24用自来水排除过渡桶11、清水桶12的泥沙。
②过渡桶11的排沙方法：先打开排气/充水阀门23连通自来水，再打开排沙阀门26排沙。根据排沙情况，再打开排气/充水阀门24用自来水排除清水桶12的泥沙。
③清水桶12的排沙方法：先打开排气/充水阀门24连通自来水，再打开排沙阀门27排沙。如发现该段还有部分泥沙，先关闭排沙阀门27，再打开过渡桶11的排沙阀门26排沙。必要时将清水桶12的排沙阀门27改作充水阀门使用，以冲洗沉积在清水桶12偏下部泥沙。
2)开启两连通阀门20、21，关闭所有排气/充水阀门22、23、24及排沙阀门25、26、27，测量浑水压力。
在测量过程中，检查过滤单元内是否有空气聚集，并及时排除过滤单元内聚集的空气，各桶内的空气均通过其对应的排气/充水阀门排除。排气时关闭连通阀门20，以避免浑水桶10的泥沙借助排气进入清水桶12。排气时，可将清水桶12的排沙阀门27改作注水阀使用，把自来水引入过滤单元，打开各桶排气/充水阀门排气。
本发明还提供上述滤网阻沙装置的总控制原则及其实现方法，总控制原则及实现方法如下：
本发明的总控制原则是：1)试验开始时浑水桶10、过渡桶11及清水桶12内均为清水，试验中通过经常的排沙和清水冲洗降低浑水桶10的泥沙浓度，从而降低浑水桶10和过渡桶11的泥沙浓度差，以减轻细沙向过渡桶11的扩散。2)排沙、排气时关闭过滤单元左右两端的的连通阀门20及21。3)避免浑水从左向右的流动。4)避免泥沙接近或穿过细滤网14进入清水桶12，如进入应及时排沙。5)泥沙颗粒若已接近测压管道入口，则中断测量，需在关闭两连通阀门20及21后冲洗各桶，必要时可拆开清洗。
本发明上述总控制原则的实现方法为：1)通过浑水桶10的经常排沙保证该桶的泥沙浓度远低于浑水系统内的泥沙浓度。2)排沙时两个连通阀门20及21均保持关闭状态。3)排沙的一般顺序是先浑水桶10，再排过渡桶11，最后排清水桶12，但是泥沙已进入清水桶12时应先排该段。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种用于浑水压力测量的滤网阻沙装置，它包括：一卧式布置的过滤单元以及安装于所述过滤单元上的阀门组件；其中，所述过滤单元包括一无底的过渡桶，一敞口端与所述过渡桶的一端对接在一起的浑水桶，一敞口端与所述过渡桶的另一端对接在一起的清水桶，一装夹在所述浑水桶和过渡桶连接处的中细滤网，以及一装夹在所述过渡桶和清水桶连接处的细滤网；所述浑水桶的桶底中心通过管道与浑水系统取压点连接，所述清水桶的桶底中心通过测压管道与测压传感器连接；其特征在于：所述阀门组件包括一个设置在所述浑水桶和浑水系统之间管道上的第一连通阀门，一个设置在所述清水桶和测压传感器之间管道上的第二连通阀门，三个分别设置在所述浑水桶、过渡桶及清水桶的桶壁上部且靠近所述浑水桶、过渡桶及清水桶右端面的排气/充水阀门，以及三个分别设置在所述浑水桶、过渡桶及清水桶的桶壁下部且靠近所述浑水桶、过渡桶及清水桶左端面的排沙阀门。
2.如权利要求1所述的一种用于浑水压力测量的滤网阻沙装置，其特征在于，所述浑水桶、过渡桶以及清水桶的桶壁均采用透明的有机玻璃制成；桶径以便于观测为准选择，每一桶长应不小于其桶径的1.5倍；所述浑水桶和清水桶的桶底均采用金属封板，且两个桶底、三段圆桶及两个滤网通过分布在圆桶外的若干螺栓把合成一整体。
3.如权利要求1或2所述的一种用于浑水压力测量的滤网阻沙装置，其特征在于，连通所述浑水桶和浑水系统的所述第一连通阀门与连通所述清水桶和测压传感器的所述第二连通阀门位于所述过滤单元的同一高度。
4.一种如权利要求1到3任一项所述的用于浑水压力测量的滤网阻沙装置的使用方法，其包括以下步骤：
1)检查过渡桶以及清水桶的泥沙进入情况：若无泥沙进入，则进入步骤2)进行测量；若有泥沙进入，则关闭第一、第二连通阀门，根据泥沙沉积或飘散情况对各段进行排沙；
2)开启第一、第二连通阀门，关闭所有排气/充水阀门及排沙阀门，测量浑水压力。
5.如权利要求4所述的用于浑水压力测量的滤网阻沙装置使用方法，其特征在于，所述1)步骤中，若有泥沙进入，则将通过透明有机玻璃圆桶会观测到一倾斜分界面向清水侧缓慢漂移，其上部偏向浑水侧，下部偏向清水侧；各段排沙方法如下：
①浑水桶的排沙方法：先打开浑水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再打开浑水桶下部的排沙阀门排沙；根据排沙情况，依次打开过渡桶和清水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再通过打开过渡桶和清水桶下部的排沙阀门排沙；
②过渡桶的排沙方法：先打开过渡桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再打开其下部的排沙阀门排沙；根据排沙情况，再打开清水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，开启清水桶下部的排沙阀门排除清水桶的泥沙；
③清水桶的排沙方法：先打开清水桶上部的排气/充水阀门连通自来水，再打开清水桶下部的排沙阀门排沙；如发现清水桶内还有部分泥沙，先关闭清水桶下部的排沙阀门，再打开过渡桶下部的排沙阀门排沙；必要时将清水桶下部的排沙阀门改作充水阀门使用，以冲洗沉积在清水桶偏下部泥沙。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150204 |