CN114636458B - 一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置及使用方法，管道与双向水流缓冲滤波装置相连，所述双向水流缓冲滤波装置与浮筒的底部相连通；所述浮筒的内部漂浮设置浮子，所述浮子的顶部固定有第一连接绳，所述第一连接绳的另一端绕过两个定滑轮后与二级配重相连通，所述二级配重的另一端与三级配重装置相连。通过定滑轮合理布置与绕绳完成联接；三段重物的重量经过比较限定，保证联接的钢丝绳随时都是紧绷状态；在水流入浮筒的管路上，辅助加装管路双向缓冲滤波装置，在外界水位变幅较大较频时也能保证水体水位的波动平缓，保证反馈装置的动作稳定，达到实时反馈水位的功能。
Description
技术领域
本发明涉及水电厂水位检测技术领域，主要涉及一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置及使用方法。
背景技术
在一般水电厂应用的水位反馈信号，多用于控制设备的运行，如水位的实时反馈信号控制泵的运行、水位差的反馈信号控制闸门的开度与启闭等功能。此类信号反馈装置一般均为压力传感器，通过发送模拟量信号入控制程序，达到控制功能，且其控制设备动作的参数设置一般为定值，比如水位到达多少时，设备启动等。但在某些工况下，不需要动作定值参数设置，而需要实时的液位信号作为其它设备动作比对，比如升船机的对接运行，船厢运行至与外界水域完全水平时为最佳，但因为水库内水位一直是变化的，这就需要在对接过程中接受到外界实时水位的反馈信号，以保证最后的动作到位误差最小；若直接采用定值计算的水位信号，则必须保证在设备运行过程中外界水域的水位不变或变幅很小，才能保持较小的对接水位误差，显然，此运行要求与现实极为不符，采取此种方式控制设备运行极不安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置及使用方法，此反馈装置设计了三级结构的水位表征装置，包括浮子、配重、重锤，通过定滑轮合理布置与绕绳完成联接；三段重物的重量经过比较限定，保证联接的钢丝绳随时都是紧绷状态；在水流入浮筒的管路上，辅助加装管路双向缓冲滤波装置，在外界水位变幅较大较频时也能保证水体水位的波动平缓，保证反馈装置的动作稳定，达到实时反馈水位的功能。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，它包括管道，所述管道与双向水流缓冲滤波装置相连，所述双向水流缓冲滤波装置与浮筒的底部相连通；所述浮筒的内部漂浮设置浮子，所述浮子的顶部固定有第一连接绳，所述第一连接绳的另一端绕过两个定滑轮后与二级配重相连通，所述二级配重的另一端与三级配重装置相连。
所述双向水流缓冲滤波装置包括四个Y型水位缓冲器，所述Y型水位缓冲器之间通过连通管相连；位于间隔布置的两两Y型水位缓冲器的倾斜管通过软管相连，且相邻的两个Y型水位缓冲器的倾斜管倾斜角相反。
所述管道的进口端与外界水域相连通。
所述三级配重装置包括连接在二级配重顶端的第二连接绳，所述第二连接绳的另一端绕过两个定滑轮后与三级重锤相连。
所述浮筒的底端通过连通管连接有水位显示管。
所述第二连接绳上安装有反光板，所述反光板与光电式传感器相配合，所述光电式传感器安装在传感器支架上；所述传感器支架固定安装在移动设备上。
纯机械浮动式水位信号实时反馈装置的使用方法：
步骤一：将装置所有的零部件进行组装连接，并将装置的浮筒与双向水流缓冲滤波装置相连，双向水流缓冲滤波装置通过管路与外界水域相联通；此时，根据联通器原理，浮筒内水位与外界水位变化是一致的，同样，水位显示管也与外界水位是一致的；
步骤二：双向水流缓冲滤波装置在外界水域短时较大波动情况下，能起到缓冲滤波作用，保证进入浮筒内的水体变化平缓稳定；其具体缓冲原理如下：采用软管连接好Y型水位缓冲器，Y型水位缓冲器由于其Y型的结构，在通路上有变径作用，起到一定的水位突变缓冲作用；软管连接的两两Y型水位缓冲器，在外界水域短时突变时，中部的两个Y型水位缓冲器由于其Y口的方向与水流突变后水流涌入方向相反，达到抑制水流速度大小的功能，进一步达到使水体变化平稳的功能；
步骤三：浮子置于浮筒内，浮于水面之上，随水位变化实时浮动变化，浮子、二级配重与三级重锤通过第一连接绳和第二连接绳绕过定滑轮后互相连接，并使连接的连接绳处于绷紧状态；将系统设备的摩擦力忽略情况下，在系统设备稳定的情况下受力分析如下式：
其中：G1为浮子的重量；G2为二级配重的重量、G3为三级重锤的重量，F浮为浮子所受的浮力，F1为浮子与二级配重第一连接绳侧的拉力，F2为二级配重与三级重锤第二连接绳侧的拉力；
由上述分析，在系统能稳定的情况下，要求浮子、二级配重与三级重锤的重量大小关系如下：
在此情况下，浮子始终在浮筒内随实时水位上下运行，不会被拉出水面；且定滑轮各处的第一连接绳和第二连接绳均始终受力，保持紧绷状态；浮子与三级重锤始终同向运行，根据水位显示管来调整反光板的位置，则能够利用反光板来表征外界水域水位的实时变化情况；
步骤四：当移动设备上安装的光电式传感器运行至反光板的位置时，反馈接受到信号，将此信号发出，表明移动设备已运行到外界水域的实时水位位置，达到传递实时水位信号的控制功能，进而达到精确停位的功能。
本发明有如下有益效果：
1、本发明采用了三级结构水位表征装置，包括浮子、配重、重锤，通过定滑轮合理布置与绕绳完成联接；三段重物的重量经过比较限定，保证联接的连接绳随时都是紧绷状态；在水流入浮筒的管路上，辅助加装管路双向缓冲滤波装置，在外界水位变幅较大较频时也能保证水体水位的波动平缓，保证反馈装置的动作稳定，达到实时反馈水位的功能。
2、本发明所采用的整套装置结构简单，安装方便，采用纯机械式结构，无外部驱动装置，运行故障率低；
3、本发明所述采用的装置有滤波功能，可以稳定水位变化，使装置运行平衡。
4、本发明通过采用双向水流缓冲滤波装置通过变径与回流功能达到缓冲作用。
5、本发明装置采用的连接绳、配重和重锤安装方式与重量配比按照一定要求，保证了整个系统能够稳定运行。
6、本发明通过采用反光板与光电式传感器相配合的方式接受水位反馈信号，进而保证了水位信号传递的可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明装置整体结构图。
图2为本发明双向水流缓冲滤波装置结构图。
图中：管路1、双向水流缓冲滤波装置2、浮筒3、浮子4、定滑轮组5、第一连接绳6、二级配重7、反光板8、三级重锤9、光电式传感器10、水位显示管11、Y型水位缓冲器12、软管13、连通管14、第二连接绳15、传感器支架16、移动设备17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-2，一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，它包括管道1，所述管道1与双向水流缓冲滤波装置2相连，所述双向水流缓冲滤波装置2与浮筒3的底部相连通；所述浮筒3的内部漂浮设置浮子4，所述浮子4的顶部固定有第一连接绳6，所述第一连接绳6的另一端绕过两个定滑轮5后与二级配重7相连通，所述二级配重7的另一端与三级配重装置相连。通过采用采用上述的水位信号实时反馈装置能够时时的反馈变幅的水位信号，进而达到动态水位信号反馈的目的，保证了移动设备能够根据上游水位变化，时时动态调整高度，进而达到精确停位的功能。
进一步的，所述双向水流缓冲滤波装置2包括四个Y型水位缓冲器12，所述Y型水位缓冲器12之间通过连通管14相连；位于间隔布置的两两Y型水位缓冲器12的倾斜管通过软管13相连，且相邻的两个Y型水位缓冲器12的倾斜管倾斜角相反。通过采用上述的双向水流缓冲滤波装置2能够起到有效缓冲水流的目的，进而避免了外界水域水流对整个装置产生的水流冲击。保证了整个装置水位反馈精度。
上述的双向水流缓冲滤波装置2具体缓冲原理为，由于其采用多个反向间隔布置的Y型水位缓冲器12，通过相互连通的Y型水位缓冲器12在通路上有变径作用，起到一定的水位突变缓冲作用；软管13连接的两两Y型水位缓冲器12，在外界水域短时突变时，中部的两个Y型水位缓冲器12由于其Y口的方向与水流突变后水流涌入方向相反，达到抑制水流速度大小的功能，进一步达到使水体变化平稳的功能。
进一步的，所述管道1的进口端与外界水域相连通。通过上述的连接方式，能够用于显示外界水域的水位变化。进而将动态的水位变化反馈给移动设备。
进一步的，所述三级配重装置包括连接在二级配重7顶端的第二连接绳15，所述第二连接绳15的另一端绕过两个定滑轮5后与三级重锤9相连。通过上述的三级配重装置能够将外界水域的水位变化传递给移动设备，进而实现水位动态显示。
进一步的，所述浮筒3的底端通过连通管连接有水位显示管11。通过上述的水位显示管11能够方便的对反光板8的安装高度进行调节，使其能够时时与上游的水位保持一致。
进一步的，所述第二连接绳15上安装有反光板8，所述反光板8与光电式传感器10相配合，所述光电式传感器10安装在传感器支架16上；所述传感器支架16固定安装在移动设备17上。通过上述的反光板8和光电式传感器10之间的配合，能够将上游水位实时传递给移动设备17。工作过程中，当移动设备17上安装的光电式传感器10运行至反光板8的位置时，反馈接受到信号，将此信号发出，表明设备已运行到外界水域的实时水位位置，达到精确停位的功能。
实施例2：
纯机械浮动式水位信号实时反馈装置的使用方法：
步骤一：将装置所有的零部件进行组装连接，并将装置的浮筒3与双向水流缓冲滤波装置2相连，双向水流缓冲滤波装置2通过管路1与外界水域相联通；此时，根据联通器原理，浮筒3内水位与外界水位变化是一致的，同样，水位显示管11也与外界水位是一致的；
步骤二：双向水流缓冲滤波装置2在外界水域短时较大波动情况下，能起到缓冲滤波作用，保证进入浮筒3内的水体变化平缓稳定；其具体缓冲原理如下：采用软管13连接好Y型水位缓冲器12，Y型水位缓冲器12由于其Y型的结构，在通路上有变径作用，起到一定的水位突变缓冲作用；软管13连接的两两Y型水位缓冲器12，在外界水域短时突变时，中部的两个Y型水位缓冲器12由于其Y口的方向与水流突变后水流涌入方向相反，达到抑制水流速度大小的功能，进一步达到使水体变化平稳的功能；
步骤三：浮子4置于浮筒3内，浮于水面之上，随水位变化实时浮动变化，浮子4、二级配重7与三级重锤9通过第一连接绳6和第二连接绳15绕过定滑轮5后互相连接，并使连接的连接绳处于绷紧状态；将系统设备的摩擦力忽略情况下，在系统设备稳定的情况下受力分析如下式：
其中：G1为浮子4的重量；G2为二级配重7的重量、G3为三级重锤9的重量，F浮为浮子4所受的浮力，F1为浮子4与二级配重7第一连接绳侧的拉力，F2为二级配重7与三级重锤9第二连接绳侧的拉力；
由上述分析，在系统能稳定的情况下，要求浮子4、二级配重7与三级重锤9的重量大小关系如下：
在此情况下，浮子4始终在浮筒3内随实时水位上下运行，不会被拉出水面；且定滑轮5各处的第一连接绳6和第二连接绳15均始终受力，保持紧绷状态；浮子4与三级重锤9始终同向运行，根据水位显示管11来调整反光板8的位置，则能够利用反光板8来表征外界水域水位的实时变化情况；
步骤四：当移动设备17上安装的光电式传感器10运行至反光板8的位置时，反馈接受到信号，将此信号发出，表明移动设备17已运行到外界水域的实时水位位置，达到传递实时水位信号的控制功能，进而达到精确停位的功能。
Claims (6)
1.一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，其特征在于：它包括管道(1)，所述管道(1)与双向水流缓冲滤波装置(2)相连，所述双向水流缓冲滤波装置(2)与浮筒(3)的底部相连通；所述浮筒(3)的内部漂浮设置浮子(4)，所述浮子(4)的顶部固定有第一连接绳(6)，所述第一连接绳(6)的另一端绕过两个定滑轮(5)后与二级配重(7)相连通，所述二级配重(7)的另一端与三级配重装置相连；
所述双向水流缓冲滤波装置(2)包括四个Y型水位缓冲器(12)，所述Y型水位缓冲器(12)之间通过连通管(14)相连；位于间隔布置的两两Y型水位缓冲器(12)的倾斜管通过软管(13)相连，且相邻的两个Y型水位缓冲器(12)的倾斜管倾斜角相反。
2.根据权利要求1所述一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，其特征在于：所述管道(1)的进口端与外界水域相连通。
3.根据权利要求2所述一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，其特征在于：所述三级配重装置包括连接在二级配重(7)顶端的第二连接绳(15)，所述第二连接绳(15)的另一端绕过两个定滑轮(5)后与三级重锤(9)相连。
4.根据权利要求3所述一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，其特征在于：所述浮筒(3)的底端通过连通管连接有水位显示管(11)。
5.根据权利要求4所述一种纯机械浮动式水位信号实时反馈装置，其特征在于：所述第二连接绳(15)上安装有反光板(8)，所述反光板(8)与光电式传感器(10)相配合，所述光电式传感器(10)安装在传感器支架(16)上；所述传感器支架(16)固定安装在移动设备(17)上。
6.权利要求5所述纯机械浮动式水位信号实时反馈装置的使用方法，其特征在于：
步骤一：将装置所有的零部件进行组装连接，并将装置的浮筒(3)与双向水流缓冲滤波装置(2)相连，双向水流缓冲滤波装置(2)通过管路(1)与外界水域相联通；此时，根据联通器原理，浮筒(3)内水位与外界水位变化是一致的，同样，水位显示管(11)也与外界水位是一致的；
步骤二：双向水流缓冲滤波装置(2)在外界水域短时较大波动情况下，能起到缓冲滤波作用，保证进入浮筒(3)内的水体变化平缓稳定；其具体缓冲原理如下：采用软管(13)连接好Y型水位缓冲器(12)，Y型水位缓冲器(12)由于其Y型的结构，在通路上有变径作用，起到一定的水位突变缓冲作用；软管(13)连接的两两Y型水位缓冲器(12)，在外界水域短时突变时，中部的两个Y型水位缓冲器(12)由于其Y口的方向与水流突变后水流涌入方向相反，达到抑制水流速度大小的功能，进一步达到使水体变化平稳的功能；
步骤三：浮子(4)置于浮筒(3)内，浮于水面之上，随水位变化实时浮动变化，浮子(4)、二级配重(7)与三级重锤(9)通过第一连接绳(6)和第二连接绳(15)绕过定滑轮(5)后互相连接，并使连接的连接绳处于绷紧状态；将系统设备的摩擦力忽略情况下，在系统设备稳定的情况下受力分析如下式：
其中：G1为浮子(4)的重量；G2为二级配重(7)的重量、G3为三级重锤(9)的重量，F浮为浮子(4)所受的浮力，F1为浮子(4)与二级配重(7)第一连接绳侧的拉力，F2为二级配重(7)与三级重锤(9)第二连接绳侧的拉力；
由上述分析，在系统能稳定的情况下，要求浮子(4)、二级配重(7)与三级重锤(9)的重量大小关系如下：
在此情况下，浮子(4)始终在浮筒(3)内随实时水位上下运行，不会被拉出水面；且定滑轮(5)各处的第一连接绳(6)和第二连接绳(15)均始终受力，保持紧绷状态；浮子(4)与三级重锤(9)始终同向运行，根据水位显示管(11)来调整反光板(8)的位置，则能够利用反光板(8)来表征外界水域水位的实时变化情况；
步骤四：当移动设备(17)上安装的光电式传感器(10)运行至反光板(8)的位置时，反馈接受到信号，将此信号发出，表明移动设备(17)已运行到外界水域的实时水位位置，达到传递实时水位信号的控制功能，进而达到精确停位的功能。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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