CN108570961A - 海床模拟循环水槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海床模拟循环水槽，包括槽体、造流系统、变频控制系统，槽体和造流系统连通，且均与变频控制系统电连接。所述槽体依次设有连通的进水平水箱、中间水箱和出水平水箱，其中进水平水箱底部开有多个进水孔且与中间水箱之间安装消能装置。造流系统包括连通的储水罐和循环水路，循环水路包括进水管路和回水管路，进水管路末端分设多个进水支路分别独立的与进水孔连通以供水至槽体，回水管路分别连通储水罐和出水平水箱。变频控制系统设有安装在进水管路上的水泵、电连接并驱动水泵的电机。所述槽体的容积为15立方米。本发明能模拟具有不同海床状态的海域、可改变模拟海水的水流速度、设备结构紧凑、便于试验应用。
Description
技术领域
本发明涉及海床模拟试验领域，具体为海床模拟循环水槽。
背景技术
随着人类科学技术的进步，对海域的深度和广度探索逐渐延伸。目前，海底管道、海底光缆等管系结构和跨海大桥、海底隧道等工程不断增多，这些工程都依赖于人类对承载海水的海床的研究。然而，海床地形地貌复杂多变，和陆地一样，存在着盆地、沟壑、大陆斜坡、丘脊等，由于海水的存在，人类无法像勘探陆地一样对海床进行勘探研究，并且我国海域面积辽阔，更加加大了勘探的难度。因此，为了加强对广阔海域的研究开发，需要实验室规模的、能模拟具有不同海床海域的试验系统。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种能模拟具有不同海床的、可改变水流速度的海床模拟循环水槽。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
海床模拟循环水槽，包括槽体、造流系统、变频控制系统，槽体和造流系统连通，且均与变频控制系统电连接。
所述槽体依次设有连通的进水平水箱、中间水箱和出水平水箱，其中进水平水箱底部开有多个进水孔且与中间水箱之间安装消能装置。
造流系统包括连通的储水罐和循环水路，循环水路包括进水管路和回水管路，进水管路末端分设多个进水支路分别独立的与进水孔连通以供水至槽体，回水管路分别连通储水罐和出水平水箱。
变频控制系统设有安装在进水管路上的水泵、电连接并驱动水泵的电机。
所述槽体的容积为15立方米。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述消能装置为整流器。
所述槽体总长10米，净高1.0米，净宽1.5米，中间水箱(12)长度为5.0米，进水平水箱和出水平水箱长度均为1.0米。
所述中间水箱两个边壁和底板镶嵌钢化玻璃，钢化玻璃厚度为19mm。玻璃安装采用密封条及水族馆胶，通透性好，密封性强，安装完毕后，无渗漏水现象。
储水罐的储水量约为100立方米。
进水管路上沿着水流从储水罐进入槽体的方向依次设置有进水阀门、水泵和出水阀门。储水罐与回水管路连通处设有回水阀门。
水泵为1000ZLB-125A轴流泵，流量为3.7m3/s，扬程3.2米，配用管径为1016mm。配套电机为12极220KW，380V三相异步电动机。
所述变频控制系统由操作台、控制箱、变频器、外围检测器件及专用控制软件组成，外围检测器件包括测量水流实际速度的多普勒测速仪，控制箱与电机电连接。在操作台上进行设备的起动、调速等操作，操作台上设有液晶显示屏可实时显示水流及水泵、电机等相关运行参数，通过人机操作方式对水流运行的相关参数进行设定，同时对设备的运行状态进行监控、保护。主控制箱采用PLC控制器，配以多种检测控制组件，完成水流运行过程中应有的逻辑控制、时间及速度控制，并可按给定的速度、水位控制水流的循环。系统通过多普勒测速仪测量水流的实际速度，并将实时速度传送到控制系统，系统自动调节变频器改变水泵的转速，保持水流始终保持设定的速度。
在操作台上可调整水流流速为0－4m/s，静态水位0.5米，槽体内的水流流速可通过变频调速系统自动调整。
槽体采用普通型钢和钢板制作。
所述槽体的底壁上铺设黏土、沙子、石砾或其混合物形成复杂的水底地势，黏土、沙子、石砾或其混合物的特性类似模拟的海床海土特性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用整流器对水流进行消能，制造类似常规海水状态的水流状态；通过变频控制系统改变水流速度，模拟不同状态的海水；可应用于不同海床状态的模拟试验，应用范围广；水流内部循环，可以进行重复利用；设备系统结构紧凑，便于试验操作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记
1、槽体，11、进水平水箱，12、中间水箱，13、出水平水箱，14、消能装置，2、造流系统，21、储水罐，22、循环水路，221、进水管路，222、回水管路，2211、进水支路，2212、进水阀门，2213、出水阀门，2221、回水阀门，31、水泵，32、电机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的海床模拟循环水槽作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本海床模拟循环水槽包括槽体1、造流系统2、变频控制系统。槽体1与造流系统2连通，且均与变频控制系统3电连接。
槽体1采用普通型钢和钢板制作，总长10米，净高1.0米，净宽1.5米。槽体1依次设有连通的进水平水箱11、中间水箱12和出水平水箱13。中间水箱12长度为5.0米且两个边壁和底板镶嵌19mm钢化玻璃，玻璃安装采用密封条及水族馆胶，通透性好，密封性强，安装完毕后，无渗漏水现象。进水平水箱11和出水平水箱13长度均为1.0米。进水平水箱11底部开有梅花式排列的多个进水孔；进水平水箱11和中间水箱12之间安装消能装置14，消能装置14为整流器。槽体1的底壁上铺设黏土、沙子、石砾或其混合物形成复杂的水底地势，黏土、沙子、石砾或其混合物的特性类似模拟的海床海土特性。
造流系统2包括位于槽体1底端的连通的储水罐21和循环水路22，储水罐21的储水量约为100立方米。循环水路22包括进水管路221和回水管路222，进水管路221末端分设多个进水支路2211分别独立的与进水孔连通以供水至槽体1，回水管路222分别连通储水罐21和出水平水箱13。进水管路221上沿着水流从储水罐21进入槽体1的方向依次设置有进水阀门2212、水泵31和出水阀门2213；储水罐21与回水管路222连通处设有回水阀门2221。水泵31电连接电机32且被电机32驱动，水泵31为1000ZLB-125A轴流泵，流量为3.7m3/s，扬程3.2米，配用管径为1016mm，配套电机32为12极220KW，380V三相异步电动机。
变频控制系统由操作台、控制箱、变频器、外围检测器件及专用控制软件组成。在操作台上进行设备的起动、调速等操作，操作台上设有液晶显示屏可实时显示水流及水泵、电机等相关运行参数，有方便的人机操作方式对水流运行的相关参数进行设定，同时对设备的运行状态进行监控、保护。主控制箱采用PLC控制器，配以多种检测控制组件，完成水流运行过程中应有的逻辑控制、时间及速度控制，并可按给定的速度、水位控制水流的循环。系统通过多普勒测速仪测量水流的实际速度，并将实时速度传送到控制系统，系统自动调节变频器改变水泵的转速，保持水流始终保持设定的速度。
本循环槽体使用时，在操作台上启动电机32，带动水泵31，将储水罐21中的水沿着进水管路221压入进水支路2211，通过进水支路2211进入进水平水箱11中，进水平水箱11中的水流经整流器被强制整流，整流后的水进入中间水箱12，达到了均匀分布，在操作台上可调整水流流速为0－4m/s，静态水位0.5米，槽体1内的水流流速可通过变频调速系统自动调整。中间水箱12中的水流向出水平水箱13，通过回水管路222回到储水罐21。由此，槽体1内的水流由位于槽体1外的水泵31驱动，通过进水管路221由进水平水箱11底部的进水孔进入槽体1，再经过出水平水箱13底部的出水口进入回水管路222，最后进入储水罐21，完成整个循环过程。槽体1底壁上铺设黏土、沙子、石砾或其混合物形成复杂的水底地势，黏土、沙子、石砾或其混合物的特性类似模拟的海床海土特性，结合可控制流速和流态的槽体1中的水流，本发明形成一套完成的海床模拟水槽试验系统。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于发明的保护范围。
Claims (10)
1.海床模拟循环水槽，其特征在于，包括：槽体(1)、造流系统(2)、变频控制系统，其中：
槽体(1)与造流系统(2)连通，且均与变频控制系统电连接；
所述槽体(1)依次设有连通的进水平水箱(11)、中间水箱(12)和出水平水箱(13)，其中进水平水箱(11)底部开有多个进水孔且与中间水箱(12)之间安装消能装置(14)；
造流系统(2)包括连通的储水罐(21)和循环水路(22)，循环水路(22)包括进水管路(221)和回水管路(222)，进水管路(221)末端分设多个进水支路(2211)分别独立的与进水孔连通以供水至槽体(1)，回水管路(222)分别连通储水罐(21)和出水平水箱(13)；
变频控制系统设有安装在进水管路(221)上的水泵(31)、电连接并驱动水泵(31)的电机(32)；
所述槽体(1)的容积为15立方米。
2.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：所述消能装置(14)为整流器。
3.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：所述槽体总长10米，净高1.0米，净宽1.5米，中间水箱(12)长度为5.0米，进水平水箱(11)和出水平水箱(13)长度均为1.0米。
4.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：所述中间水箱(12)两个边壁和底板镶嵌钢化玻璃，钢化玻璃厚度为19mm。
5.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：储水罐(21)的储水量约为100立方米。
6.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：进水管路(221)上沿着水流从储水罐(21)进入槽体(1)的方向依次设置有进水阀门(2212)、水泵(31)和出水阀门(2213)。
7.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：储水罐(21)与回水管路(222)连通处设有回水阀门(2221)。
8.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：水泵(31)为1000ZLB-125A轴流泵，流量为3.7m3/s，扬程3.2米，配用管径为1016mm。
9.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：配套电机(32)为12极220KW，380V三相异步电动机。
10.根据权利要求1所述的海床模拟循环水槽，其特征在于：所述变频控制系统由操作台、控制箱、变频器、外围检测器件及专用控制软件组成，外围检测器件包括测量水流实际速度的多普勒测速仪，控制箱与电机(32)电连接。
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