CN110131588B - 长距离供水管道水锤试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及供水管道水锤试验的技术领域，公开了长距离供水管道水锤试验装置，包括地下水库、供水管道，供水管道的首端及末端均连通至地下水库；供水管道具有前非试验管段、试验管段以及后非试验管段，试验管段的末端设置有快速阀门；试验管段中设置有压力传感器以及振动传感器，试验管段上贴设有应变片；前非试验管段上依序设有稳压供水器以及流量计；前非试验管段及后非试验管段通过固定支座固定设置；通过快速阀门的操作，在试验管段内实现模拟水锤效果，将前非试验管段及后非试验管段固定布置，且试验管段布置在移动支座上，并通过压力传感器、应变片以及振动传感器等，控制器获取试验管段的试验数据，整体结构简单。
Description
技术领域
本发明专利涉及供水管道水锤试验的技术领域，具体而言，涉及长距离供水管道水锤试验装置。
背景技术
水是不可替代的有限自然资源，我国的水资源时空分布不均匀导致的区域性缺水严重，成为阻碍城市发展的制约因素，因此，近几年国家以及大部分地方大力发展长距离引水工程建设。
目前，由于供水工程的特殊性和复杂性，长距离供水中存在很多的问题，其中最常见、最突出的问题是长距离供水管道的水锤防护，因此，应给与供水管道的安全防护问题足够的重视。
现有技术中，利用长距离供水管道水锤试验装置对长距离供水管道进行水锤试验研究，以获得供水管道的振动幅度、振动速率(轴向和竖向)、振动频率(轴向和竖向)、应力应变(主要为轴向、径向、环向)、管内流速、管道的应力波以及水锤波等数据，但是，目前的长距离供水管道水锤试验装置的结构过于复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供长距离供水管道水锤试验装置，旨在解决现有技术中，长距离供水管道水锤试验装置结构过于复杂的问题。
本发明是这样实现的，长距离供水管道水锤试验装置，包括地下水库、供水管道以及控制器，所述供水管道的首端及末端均连通至地下水库；沿着所述供水管道的首端至末端的方向，所述供水管道具有前非试验管段、试验管段以及后非试验管段，所述试验管段的两端分别对应对接在前非试验管段及后非试验管段；所述试验管段的末端设置有快速阀门；所述试验管段中设置有压力传感器以及振动传感器，所述试验管段上贴设有应变片；沿供水管道首端至末端的方向，所述前非试验管段上依序设有稳压供水器以及流量计；所述前非试验管段及后非试验管段通过固定支座固定设置；所述试验管段的下方设置有固定布置的滑轨，所述滑轨上活动设有多个沿所述滑轨移动的移动支座，所述试验管段固定连接在多个移动支座上；所述控制器接收压力传感器、应变片以及振动传感器的检测数据。
进一步的，所述稳压供水器包括离心泵、变频器以及数字压力传感器；所述数字压力传感器、变频器以及离心泵之间形成闭环控制；所述数字压力传感器的安装高程低于所述试验管段；所述前非试验管段具有长直管段，所述数字压力传感器设置在所述长直管段中。
进一步的，沿所述供水管道首端至末端的方向，所述前非试验管段上设置有蓄能稳流器，所述蓄能稳流器位于稳压供水器以及流量计之间。
进一步的，所述蓄能稳流器包括蓄能罐以及空压机。
进一步的，所述前非试验管段上设置有多个手动阀门；所述前非试验管段呈弯折状，具有多个并行布置的所述长直管段，相邻的所述长直管段之间设有连接管段，所述连接管段上设置有切换阀门。
进一步的，所述移动支座具有朝上布置且呈弧面状的配合面，所述试验管段下部的表面对接在所述配合面上；所述移动支座的两侧分别设置有弧形卡条，所述弧形卡条的下端与移动支座铰接，两个所述弧形卡条扣压在所述试验管段的两侧，且两个所述弧形卡条的上端之间通过紧固件连接。
进一步的，所述配合面的周边形成有多个倾斜凸起，多个所述倾斜凸起围合形成包围圈状；所述倾斜凸起朝向所述配合面的中心位置倾斜布置，且所述倾斜凸起抵接在所述试验管段上。
进一步的，相邻的所述移动支座之间设置有连接杆，所述连接杆的两端分别固定连接在移动支座上，且所述连接杆沿着所述试验管段的轴向延伸布置；所述连接杆的中部具有弹性段，所述弹性段沿着所述连接杆的长度方向弹性变形；所述弹性段处于预压状态。
进一步的，所述移动支座的下部具有下部开口的凹腔，沿所述滑轨的长度方向，所述凹腔贯穿所述移动支座的前端及后端，所述滑轨的上部嵌入在所述凹腔中，所述凹腔的底部形成所述配合面；所述滑轨的中部的两侧设置有轨槽，所述轨槽沿着所述滑轨的长度方向延伸布置；所述凹腔的侧壁凹腔内凸设有凸块，所述凸块活动嵌入在所述轨槽中；所述凹腔的侧壁与所述滑轨上部的侧壁之间具有间隙，所述间隙中填充有弹性层，所述弹性层固定在所述凹腔的侧壁。
进一步的，所述固定支座上设置有弧形片，所述弧形片扣在所述供水管道的上部，且抵接着所述供水管道的上表面；所述弧形片的两端固定在固定支座上，所述弧形片与供水管道的两侧之间具有间隔空间，所述间隔空间中凸设有抵压柱，所述抵压柱的下端固定在所述固定支座上，所述抵压柱的上端抵接在所述供水管道的下部。
与现有技术相比，本发明提供的长距离供水管道水锤试验装置，通过快速阀门的操作，在试验管段内实现模拟水锤效果，将前非试验管段及后非试验管段固定布置，且试验管段布置在移动支座上，并通过压力传感器、应变片以及振动传感器等，控制器获取试验管段的试验数据，整体结构简单。
附图说明
图1是本发明提供的长距离供水管道水锤试验装置的主视示意图；
图2是本发明提供的固定支座与供水管道配合的主视示意图；
图3是本发明提供的移动支座与供水管道配合的主视示意图；
图4是本发明提供的移动支座与供水管道配合的左视示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1-4所示，为本发明提供的较佳实施例。
长距离供水管道水锤试验装置，包括地下水库100、供水管道以及控制器，供水管道的首端及末端均连通至地下水库100；沿着供水管道的首端至末端的方向，供水管道具有前非试验管段101、试验管段103以及后非试验管段102，试验管段103的两端分别对应对接在前非试验管段101及后非试验管段102，前非试验管段101上依序设有稳压供水器107以及流量计109，这样，在稳压供水器107的作用下，地下水库100内的水依序通过前非试验管段101、试验管段103以及后非试验管段102，并回流至地下水库100中，形成回流的效果，并通过流量计109测量供水管道内的水的流速。
试验管段103的末端设置有快速阀门106，通过快速阀门106的关闭，在可以在试验管段103中实现模拟水锤的效果；试验管段103中设置有压力传感器以及振动传感器，试验管段103上贴设有应变片，这样，通过压力传感器测量试验管段103承受的压力数据，通过振动传感器则可以测量试验管段103的振动数据，通过应变片测量试验管段103的应力变化数据。控制器接收压力传感器、应变片以及振动传感器的检测数据。
前非试验管段101及后非试验管段102通过固定支座200固定设置；试验管段103的下方设置有固定布置的滑轨300，滑轨300上活动设有多个沿滑轨300移动的移动支座304，试验管段103固定连接在多个移动支座304上；这样，在供水管道内产生水锤效果的时候，前非试验管段101及后非试验管段102的保持位置不变的，而由于试验管段103固定在移动支座304上，其可以在空间产生位移变化。
上述提供的长距离供水管道水锤试验装置，通过快速阀门106的操作，在试验管段103内实现模拟水锤效果，将前非试验管段101及后非试验管段102固定布置，且试验管段103布置在移动支座304上，并通过压力传感器、应变片以及振动传感器等，控制器获取试验管段103的试验数据，整体结构简单。
稳压供水器107包括离心泵、变频器以及数字压力传感器；数字压力传感器、变频器以及离心泵之间形成闭环控制。
控制流程如下：控制器根据数字压力传感器测得压力大小，通过特定控制算法计算结果，利用变频器直接控制离心泵的电机，通过调节加在电机上的交流电压频率来改变电机的运行速度，从而调节离心泵的进出水流量，达到供水管道内恒压控制的目的。
数字压力传感器的安装高程低于试验管段103；前非试验管段101具有长直管段，数字压力传感器设置在长直管段中，实现自动调节离心泵盲区内的流量，防止回流、堵管，保证流量计109满管的要求，以消除弯头等对水流的影响。
沿供水管道首端至末端的方向，前非试验管段101上设置有蓄能稳流器108，蓄能稳流器108位于稳压供水器107以及流量计109之间。蓄能稳流器108包括蓄能罐以及空压机，可以消除稳压供水器107水流的低频脉动，保证水流出流更稳定；消除水锤对稳压供水器107产生的破坏性影响，保证稳压供水器107的正常工作。
前非试验管段101上设置有多个手动阀门；前非试验管段101呈弯折状，具有多个并行布置的长直管段，相邻的长直管段之间设有连接管段104，连接管段104上设置有切换阀门105。这样，通过切换阀门105的操作，则可以实现供水管道的长度变化，以满足不同试验的要求。
移动支座304具有朝上布置且呈弧面状的配合面，试验管段103下部的表面对接在配合面上，使得试验管段103与移动支座304之间的配合连接更加稳固；移动支座304的两侧分别设置有弧形卡条302，弧形卡条302的下端与移动支座304铰接，两个弧形卡条302扣压在试验管段103的两侧，且两个弧形卡条302的上端之间通过紧固件303连接，这样，通过弧形卡条302的作用，便于将试验管段103固定在移动支座304上。
配合面的周边形成有多个倾斜凸起，多个倾斜凸起围合形成包围圈状；倾斜凸起朝向所述配合面的中心位置倾斜布置，且倾斜凸起抵接在试验管段上。这样，试验管段103的轴向振动的过程中，由于倾斜凸起的倾斜抵压作用，可以避免试验管段103与移动支座304的配合面之间错位移动。
相邻的移动支座304之间设置有连接杆305，连接杆305的两端分别固定连接在移动支座304上，且连接杆305沿着试验管段103的轴向延伸布置；连接杆305的中部具有弹性段306，弹性段306沿着所述连接杆305的长度方向弹性变形；弹性段306处于预压状态。
通过设置连接杆305，保证两个移动支座304之间的距离不变，或者，试验管段103在振动过程，如果相邻的移动支座304之间距离微小变化，可以通过弹性段306自动复位，且弹性段306的设置，不会对试验管段103在轴向振动固定限制，从而在保证移动支座304与试验管段103之间固定配合的前提下，又不会影响试验测量的效果。
移动支座304的下部具有下部开口的凹腔，沿滑轨300的长度方向，凹腔贯穿所述移动支座304的前端及后端，滑轨300的上部嵌入在凹腔中，凹腔的底部形成配合面；滑轨300的中部的两侧设置有轨槽，轨槽沿着所述滑轨300的长度方向延伸布置；凹腔的侧壁凹腔内凸设有凸块302，凸块302活动嵌入在轨槽中；这样，当移动支座304在滑轨300上移动时，则是凸块302沿着轨槽移动。
凹腔的侧壁与滑轨300上部的侧壁之间具有间隙，间隙中填充有弹性层301，弹性层301固定在凹腔的侧壁。这样，试验管段103振动的过程中，以及移动支座304移动的过程中，可以限制移动支座304相对于滑轨300横向的移动错位。
固定支座200上设置有弧形片201，弧形片201扣在所述供水管道的上部，且抵接着供水管道的上表面；弧形片201的两端固定在固定支座200上。这样，利用弧形片201将供水管道稳固固定在固定支座200上。
弧形片201与供水管道的两侧之间具有间隔空间202，间隔空间202中凸设有抵压柱203，抵压柱203的下端固定在固定支座200上，抵压柱203的上端抵接在供水管道的下部。通过抵压柱203的作用，使得供水管道稳固固定在固定支座200上，且限制了供水管道相对于固定支座200的上下移动及轴向移动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，包括地下水库、供水管道以及控制器，所述供水管道的首端及末端均连通至地下水库；沿着所述供水管道的首端至末端的方向，所述供水管道具有前非试验管段、试验管段以及后非试验管段，所述试验管段的两端分别对应对接在前非试验管段及后非试验管段；所述试验管段的末端设置有快速阀门；所述试验管段中设置有压力传感器以及振动传感器，所述试验管段上贴设有应变片；沿供水管道首端至末端的方向，所述前非试验管段上依序设有稳压供水器以及流量计；所述前非试验管段及后非试验管段通过固定支座固定设置；所述试验管段的下方设置有固定布置的滑轨，所述滑轨上活动设有多个沿所述滑轨移动的移动支座，所述试验管段固定连接在多个移动支座上；所述控制器接收压力传感器、应变片以及振动传感器的检测数据。
2.如权利要求1所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述稳压供水器包括离心泵、变频器以及数字压力传感器；所述数字压力传感器、变频器以及离心泵之间形成闭环控制；所述数字压力传感器的安装高程低于所述试验管段；所述前非试验管段具有长直管段，所述数字压力传感器设置在所述长直管段中。
3.如权利要求1所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，沿所述供水管道首端至末端的方向，所述前非试验管段上设置有蓄能稳流器，所述蓄能稳流器位于稳压供水器以及流量计之间。
4.如权利要求3所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述蓄能稳流器包括蓄能罐以及空压机。
5.如权利要求2所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述前非试验管段上设置有多个手动阀门；所述前非试验管段呈弯折状，具有多个并行布置的所述长直管段，相邻的所述长直管段之间设有连接管段，所述连接管段上设置有切换阀门。
6.如权利要求1至4任一项所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述移动支座具有朝上布置且呈弧面状的配合面，所述试验管段下部的表面对接在所述配合面上；所述移动支座的两侧分别设置有弧形卡条，所述弧形卡条的下端与移动支座铰接，两个所述弧形卡条扣压在所述试验管段的两侧，且两个所述弧形卡条的上端之间通过紧固件连接。
7.如权利要求6所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述配合面的周边形成有多个倾斜凸起，多个所述倾斜凸起围合形成包围圈状；所述倾斜凸起朝向所述配合面的中心位置倾斜布置，且所述倾斜凸起抵接在所述试验管段上。
8.如权利要求6所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，相邻的所述移动支座之间设置有连接杆，所述连接杆的两端分别固定连接在移动支座上，且所述连接杆沿着所述试验管段的轴向延伸布置；所述连接杆的中部具有弹性段，所述弹性段沿着所述连接杆的长度方向弹性变形；所述弹性段处于预压状态。
9.如权利要求6所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述移动支座的下部具有下部开口的凹腔，沿所述滑轨的长度方向，所述凹腔贯穿所述移动支座的前端及后端，所述滑轨的上部嵌入在所述凹腔中，所述凹腔的底部形成所述配合面；所述滑轨的中部的两侧设置有轨槽，所述轨槽沿着所述滑轨的长度方向延伸布置；所述凹腔的侧壁凹腔内凸设有凸块，所述凸块活动嵌入在所述轨槽中；所述凹腔的侧壁与所述滑轨上部的侧壁之间具有间隙，所述间隙中填充有弹性层，所述弹性层固定在所述凹腔的侧壁。
10.如权利要求1至4任一项所述的长距离供水管道水锤试验装置，其特征在于，所述固定支座上设置有弧形片，所述弧形片扣在所述供水管道的上部，且抵接着所述供水管道的上表面；所述弧形片的两端固定在固定支座上，所述弧形片与供水管道的两侧之间具有间隔空间，所述间隔空间中凸设有抵压柱，所述抵压柱的下端固定在所述固定支座上，所述抵压柱的上端抵接在所述供水管道的下部。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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