CN200947312Y - 水击调压室实验装置 - Google Patents

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方达宪
曹广学
刘雪平
范文莹
童子林
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Abstract

本实用新型涉及用于高校《流体力学》、《水力学》及《水电站》等课程的实验教学和相关的科研工作中的水击调压室实验装置。特点是：包括平水箱，平水箱内竖直设有稳水孔板和溢流板，平水箱底部连通着进水管、出水管和溢流管；出水管连通着输水盘管；输水盘管上设有5个以上的压力传感器；输水盘管与回水箱连通段设有调压室和快速气动调节阀。该装置不仅可以使学生定性观察到水击的传播过程和调压室的水位波动过程，而且还可以定量测出不同流速和阀门的不同关闭规律下，水击的压力变化过程和调压室的水位波动过程，并通过相应测试软件绘制出其变化曲线。

Description

水击调压室实验装置
技术领域
本发明涉及用于高校《流体力学》、《水力学》及《水电站》等课程的实验教学和相关的科研工作中的水击调压室实验装置。
背景技术
在工程实践中，水电站(水泵站)在实际运行中往往会遇到负荷突然变化的情况，例如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启闭机组，这时由于导水叶(阀门)的快速关闭或开启将不可避免地在有压引水管道将出现“水击”现象，它不仅影响压力管道、机组、蜗壳、水泵等过流部件的强度，而且还关系到电站(泵站)运行的安全和机组运行的稳定性，造成阀门破坏，管件接头断开，甚至管道爆裂等重大事故。因此，在水电站(水泵站)压力输水系统设计中，必须进行水击计算，以预测可能出现的最大和最小的水击压强，并研究防止和削弱水击作用的适当措施。
根据《流体力学》、《水力学》、《水电站》等课程教学实验的需要，为了加深和巩固学生对有压管中的非恒定流、有压输水管道的水击、调压室中水位波动等的基本概念和基本理论知识，增强测定输水压力管道的水击压强及调压室水位波动的实际测试技能和对理论知识的运用理解。目前，只有部分高校研制了水击实验装置，开设了相关的实验。
但是由于现有水击实验装置普遍存在实验效果不稳定，不易于肉眼观测，压力波动难于控制和准确记录，定量分析困难等缺点。尤其是水击实验装置的定量测定还是空白，据我们调查仅少数院校有定性分析水击调压室的演示仪器，并没有定量量测的水击调压室实验装置。
发明内容
本发明的目的是：提供一种不仅可以定性观察到水击的传播过程和调压室的水位波动过程，而且可以定量测试水击实验的水击调压室实验装置。
实现上述目的的技术解决方案如下：
水击调压室实验装置，其特征在于：包括平水箱，平水箱内竖直均布设有稳水孔板和溢流板，稳水孔板上均布设有通孔；稳水孔板与溢流板之间平水箱底部连通着进水管，稳水孔板外侧平水箱底部连通着出水管，溢流板外侧平水箱底部连通着溢流板；
出水管上设有流量计和阀门，其另一端连通着输水盘管；
输水盘管为一圈以上的长椭圆形盘管，其上设有5个以上的压力传感器；输水盘管位于支架顶面，输水盘管下部设有蓄水箱；
蓄水箱一侧分别连通着溢流管和进水管的另一端，进水管上设有动力水泵和阀门，蓄水箱的另一侧连通着回水管，回水管的另一端连通回水箱底部；
回水箱位于输水盘管另一侧下部，回水箱上部连通着输水盘管的出口端；输水盘管与回水箱连通段设有调压室和快速气动调节阀；
所述调压室为上端开口的圆柱形空心管，其下部一侧设有液位传感器和阀门。
所述的输水盘管为两圈长椭圆形盘管，输水盘管总长度为50-60米。
所述输水盘管总长度为50.25米，输水盘管上设有11个压力传感器，每个压力传感器依次距进水管口的长度分别为3.76m、8.83m、13.94m、19.06m、24.13m、29.22m、34.32m、38.78m、43.85m、48.92m、49.39m。
本发明的有益技术效果是：该装置不仅可以使学生定性观察到水击的传播过程和调压室的水位波动过程，而且还可以定量测出不同流速和阀门的不同关闭规律下，水击的压力变化过程和调压室的水位波动过程，并通过相应测试软件绘制出其变化曲线。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图，
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
实施例1：
水击调压室实验装置包括平水箱1，平水箱1内竖直均布固定安装有稳水孔板20和溢流板2，稳水孔板20上均布设有通孔；稳水孔板20与溢流板2之间的平水箱1底部连通着进水管6，稳水孔板20外侧平水箱1底部连通着出水管21，溢流板2外侧平水箱1底部连通着溢流管7；平水箱1内底部安装有液位传感器3，液位传感器3用来测量平水箱的水位。
出水管21上依次安装有流量计4和阀门5，其另一端连通着输水盘管8。
输水盘管8为两圈长椭圆形盘管，其总长度为50.25米，输水盘管8上安装有11个压力传感器9，每个压力传感器依次距进水管口的长度分别为3.76m、8.83m、13.94m、19.06m、24.13m、29.22m、34.32m、38.78m、43.85m、48.92m、49.39m，压力传感器9用来测量管道上不同点处水击压力的变化过程。输水盘管8位于支架19顶面。
蓄水箱16位于输水盘管8下部，其一侧分别连通着溢流管7和进水管6的另一端，进水管6上安装有动力水泵18和阀门17，蓄水箱16的另一侧连通着回水管15，回水管15的另一端连通回水箱14底部。
回水箱14位于输水盘管8另一侧下部，回水箱14上部连通着输水盘管8的出口端；输水盘管8与回水箱14连通段上安装有调压室12和快速气动调节阀13，快速气动调节阀13用来实现不同关闭、开启规律，实际关阀时间由测量控制系统检测，通过实际时间来计算压力管道的水击压强，以消除关阀时间的误差。
调压室12为上端开口的空心管，其下部一侧安装有液位传感器11和阀门10，液位传感器11用来测量调压室12中的最高、最低涌波水位及其波动变化过程，手动球阀10用来改变实验时的边界条件(有调压室和无调压室两种情况)。
实验操作情况分为四种：
1.用于关阀无调压室条件下的测试
打开电源，进入水击调压室实验装置测控软件，开启动力水泵18，等平水箱1中水位稳定后，关闭阀门10，打开快速气动调节阀13，打开阀门5，使水流进入输水盘管8，等待2～3分钟，当输水盘管8内水流达到稳定状态后，在快速气动调节阀13的不同关闭规律下，通过压力传感器9测量输水盘管8上各断面的水击压力过程线，并分析比较各变断面压力过程线的变化；通过液位传感器3测量平水箱中的平均水位。
2.用于关阀有调压室条件下的测试
打开电源，进入水击调压室实验装置测控软件，开启动力水泵18，等平水箱1中水位稳定后，打开阀门10，打开快速气动调节阀13，打开阀门5，使水流进入输水盘管8，等待2～3分钟，当输水盘管8内水流达到稳定状态后，在快速气动调节阀13的不同关闭规律下，通过压力传感器9测量输水盘管8上各断面的水击压力变化过程；通过液位传感器3测量平水箱中的平均水位；通过液位传感器11测量调压室中的最高涌浪与最低涌浪水位以及水位波动过程线。
3.用于开阀无调压室条件下的测试
打开电源，进入水击调压室实验装置测控软件，开启动力水泵18，等平水箱1中水位稳定后，关闭阀门10，打开快速气动调节阀13，打开阀门5，使水流进入输水盘管8，当输水盘管8中充满水后，缓慢管关闭快速气动调节阀13，再等待2～3分钟，当输水盘管8内水流达到稳定状态后，在快速气动调节阀13的不同开启规律下，通过压力传感器9测量输水盘管8上各断面的水击压力过程线，并分析比较各变断面压力过程线的变化；通过液位传感器3测量平水箱中的平均水位。
4用于开阀有调压室条件下的测试
打开电源，进入水击调压室实验装置测控软件，开启动力水泵18，等平水箱1中水位稳定后，打开阀门10，打开快速气动调节阀13，打开阀门5，使水流进入输水盘管8，当输水盘管8中充满水后，缓慢管关闭快速气动调节阀13，再等待2～3分钟，当输水盘管8内水流达到稳定状态后，在快速气动调节阀13的不同关闭规律下，通过压力传感器9测量输水盘管8上各断面的水击压力变化过程；通过液位传感器3测量平水箱中的平均水位；通过液位传感器11测量调压室中的最高涌浪与最低涌浪水位以及水位波动过程线。
最后需要说明的是：可以调节平水箱1的水位，即在不同水位(也就是在不同的流速)下，进行以上四种实验。

Claims (3)

1、水击调压室实验装置，其特征在于：包括平水箱，平水箱内竖直均布设有稳水孔板和溢流板，稳水孔板上均布设有通孔；稳水孔板与溢流板之间平水箱底部连通着进水管，稳水孔板外侧平水箱底部连通着出水管，溢流板外侧平水箱底部连通着溢流板；
出水管上设有流量计和阀门，其另一端连通着输水盘管；
输水盘管为一圈以上的长椭圆形盘管，其上设有5个以上的压力传感器；输水盘管位于支架顶面，输水盘管下部设有蓄水箱；
蓄水箱一侧分别连通着溢流管和进水管的另一端，进水管上设有动力水泵和阀门，蓄水箱的另一侧连通着回水管，回水管的另一端连通回水箱底部；
回水箱位于输水盘管另一侧下部，回水箱上部连通着输水盘管的出口端；输水盘管与回水箱连通段设有调压室和快速气动调节阀；
所述调压室为上端开口的圆柱形空心管，其下部一侧设有液位传感器和阀门。
2、根据权利要求1所述的水击调压室实验装置，其特征在于：所述的输水盘管为两圈长椭圆形盘管，输水盘管总长度为50-60米。
3、根据权利要求1所述的水击调压室实验装置，其特征在于：所述输水盘管总长度为50.25米，输水盘管上设有11个压力传感器，每个压力传感器依次距进水管口的长度分别为3.76m、8.83m、13.94m、19.06m、24.13m、29.22m、34.32m、38.78m、43.85m、48.92m、49.39m。
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