CN103676982A - 土工离心机水流量控制装置 - Google Patents

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李建东
裴文斌
张宇亭
左殿军
安晓宇
赵跃
谭佳佳
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Tianjin Water Transport Engineering Survey and Design Institute
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Abstract

本发明公开了一种土工离心机水流量控制装置，包括电气控制系统以及安装在土工离心机转臂上的开关阀、比例流量阀和流量传感器，开关阀的进水口与土工离心机的水源系统连接，开关阀的出水口与比例流量阀的进水口连接，比例流量阀的出水口通过连接管路与试验设备相连，流量传感器设置在连接管路上；电气控制系统包括作为上位机的计算机、作为下位机的PLC和放大器，计算机设定流量值并传输给PLC，PLC将控制信号传输给放大器，放大器将信号放大后驱动开关阀和比例流量阀；流量传感器将流量信号反馈给PLC，计算机、PLC和流量传感器构成闭环控制系统。本发明能够在土工离心机工作环境中准确地控制水流量。

Description

土工离心机水流量控制装置
技术领域
本发明涉及一种水流量控制系统，特别涉及一种土工离心机水流量控制装置。
背景技术
土工离心机是用于岩土工程物理模拟试验的一种试验设备。其基本原理为通过离心机转臂的旋转产生离心加速度，提供一个人造高重力场，将研究的主体建立一定比尺的模型，通过离心加速度增加土体自重应力使得原型与模型达到应力应变相等、变形相似，来对原型进行模拟试验。为在离心机高速运转过程中更加真实的反映水运工程中的岩土问题，对试验模型进行水环境（降雨、水位升降等）的模拟，需要对水流量进行控制。在超重力场中，水在高离心加速度的作用下，沿着离心机转臂加速流动，控制水流的阀体等部件，也会在离心加速度方向上受到由质量导致的超重力作用，系统无法达到伺服状态，使得整个系统无法达到准确控制流量的要求。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种土工离心机水流量控制装置，该装置能够最大限度地减少土工离心机中高离心加速度对水流的影响，能够在土工离心机工作环境中准确地控制水流量，解决在高离心场中不能精确控制水流量的问题。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种土工离心机水流量控制装置，包括电气控制系统、开关阀、比例流量阀和流量传感器，所述开关阀的进水口与土工离心机的水源系统连接，所述开关阀的出水口与所述比例流量阀的进水口连接，所述比例流量阀的出水口通过连接管路与土工离心机吊篮内部的试验设备相连，所述流量传感器设置在所述连接管路上，所述开关阀、所述比例流量阀和所述连接管路均安装在土工离心机的转臂上；所述电气控制系统包括作为上位机的计算机、作为下位机的PLC和放大器，所述计算机设定流量值并传输给所述PLC，所述PLC将控制信号传输给所述放大器，所述放大器将信号放大后驱动所述开关阀和所述比例流量阀；所述流量传感器将流量信号反馈给所述PLC，所述计算机、所述PLC和所述流量传感器构成闭环控制系统。
所述开关阀、所述比例流量阀和所述流量传感器靠近土工离心机的主轴安装。
所述连接管路沿所述土工离心机的转臂长度方向布置。
本发明具有的优点和积极效果是：通过将易受高离心力影响的开关阀、比例流量阀和流量传感器靠近土工离心机主轴安装，通过连接管路将水输送到土工离心机吊篮内部的试验设备，通过作为上位机的计算机、作为下位机的PLC和流量传感器构成的闭环控制系统，提高控制精度，能够最大限度地减少土工离心机中高离心加速度的影响，解决在高离心场中不能精确控制水流量的问题，从而为土工离心模型试验中的设备提供准确的水流量，并且本发明结构简单，操作方便，可靠性好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制系统框图。
图中：1、土工离心机的转臂，2、土工离心机的水源系统，3、土工离心机的主轴，4、开关阀，5、比例流量阀，6、流量传感器，7、连接管路，8、土工离心机吊篮。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1～图2，一种土工离心机水流量控制装置，包括电气控制系统、开关阀4、比例流量阀5和流量传感器6，所述开关阀4的进水口与土工离心机的水源系统2连接，所述开关阀4的出水口与所述比例流量阀5的进水口连接，所述比例流量阀5的出水口通过连接管路7与土工离心机吊篮8内部的试验设备相连，所述流量传感器6设置在所述连接管路7上，所述开关阀4、所述比例流量阀5和所述连接管路7均安装在土工离心机的转臂1上；所述电气控制系统包括作为上位机的计算机、作为下位机的PLC和放大器，所述计算机设定流量值并传输给所述PLC，所述PLC将控制信号传输给所述放大器，所述放大器将信号放大后驱动所述开关阀4和所述比例流量阀5，达到控制水流量的目的；所述流量传感器6将流量信号反馈给所述PLC，所述计算机、所述PLC和所述流量传感器6构成闭环控制系统，以提高控制精度。
在本实施例中，为了进一步减少土工离心机中高离心加速度的影响，将所述开关阀4、所述比例流量阀5和所述流量传感器6靠近土工离心机的主轴2安装。将所述连接管路7沿所述土工离心机的转臂长度方向布置。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种土工离心机水流量控制装置，其特征在于，包括电气控制系统、开关阀、比例流量阀和流量传感器，所述开关阀的进水口与土工离心机的水源系统连接，所述开关阀的出水口与所述比例流量阀的进水口连接，所述比例流量阀的出水口通过连接管路与土工离心机吊篮内部的试验设备相连，所述流量传感器设置在所述连接管路上，所述开关阀、所述比例流量阀和所述连接管路均安装在土工离心机的转臂上；
所述电气控制系统包括作为上位机的计算机、作为下位机的PLC和放大器，所述计算机设定流量值并传输给所述PLC，所述PLC将控制信号传输给所述放大器，所述放大器将信号放大后驱动所述开关阀和所述比例流量阀；所述流量传感器将流量信号反馈给所述PLC，所述计算机、所述PLC和所述流量传感器构成闭环控制系统。
2.根据权利要求1所述土工离心机水流量控制装置，其特征在于，所述开关阀、所述比例流量阀和所述流量传感器靠近土工离心机的主轴安装。
3.根据权利要求1所述土工离心机水流量控制装置，其特征在于，所述连接管路沿所述土工离心机的转臂长度方向布置。
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