CN212847332U - 可电脑操控的毕托管流速测定实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可电脑操控的毕托管流速测定实验装置。包括电动水位调节阀、侧装式电子水位计、恒压水箱、毕托管、压力变送器、测压管、滑动测量尺、可电脑控制的电磁阀门、止回阀、变频泵、自循环供水器、测压计、摄像头、管嘴、尾水箱与导轨、触摸屏电脑和PLC等。PLC软控制变频泵启、停及软控制阀门启闭或者调节开度，结合PLC后的压力变送器和电子水位计能自动检测和记录相关水力参数；摄像头实时在电脑中监控实验的真实运行情况；触摸屏电脑与PLC连接，显示和实施PLC相关的软控制、数据存储及程序载体、摄像头调用等；本实用新型解决了高校开设毕托管流速测定实验存在的相关问题，如手动操作不精准，记录数据不及时等。

Description

可电脑操控的毕托管流速测定实验装置

技术领域

本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及可电脑操控的毕托管流速测定实验装置。

背景技术

目前国内各高校给排水科学与工程专业一般需开设相关专业实验，其中包括毕托管流速测定实验等。现阶段实验设备一般包括自循环供水器、可控硅无级调速器、水位调节阀、恒压水箱、管嘴、毕托管、尾水箱与导轨、测压管、测压计、滑动测量尺、上回水管。而本专利从实操与互联网技术相结合的角度出发，在水力学实验运行过程中，通过在设备上安装的侧装式电子水位计、压力变送器等得出实验结果数据。

现阶段国内毕托管流速测定实验平台可归为两种：一是由学生动手进行实验操作。由于实际操作必须根据实验指导书进行操作，要排除各种因素的影响，且实验中不可避免的存在系统误差，为得到准确的实验结果需进行多次实验，但在实际操作中，很难进行多次实验以得到准确的实验结果；还有一些实验现象不便于近距离观察的实验现象。

二是基于互联网的远程虚拟仿真实验方案，主要是采用软件仿真实验平台进行网上仿真或虚拟实验，这种方案的实验现象和数据都是在理想情况下由软件计算得到的，完全由软件来虚拟化实验环境，不具有实验过程中应有的真实性，实验过程固化，不能模拟实际情况中存在的各种干扰因素和误差，实验虽便于了解实验过程，但实验效果难以比拟真实实验，对学生创新能力和发现问题意识的培养不利。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种依托于可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，解决手动操控不精准、数据记录不及时及一些不便靠近观察的实验现象等问题。

所述可电脑操控的毕托管流速测定实验装置包括：电动水位调节阀、侧装式电子水位计、恒压水箱、毕托管、压力变送器、测压管、滑动测量尺、上回水管、可电脑控制的电磁阀门、止回阀、变频泵、自循环供水器、测压计、摄像头、管嘴、尾水箱与导轨、触摸屏电脑、PLC(可编程逻辑控制器)控制系统、溢流板和稳水孔板。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、变频泵和摄像头的启闭；PLC控制系统采集可电脑控制的电磁阀门的开度；通过信号线采集压力变送器、侧装式电子水位计的在线监测数据。

恒压水箱有进水管路与变频泵连接，进水管路上装有可电脑操控的电磁阀门，变频泵置于自循环供水器上，侧装式电子水位计装于恒压水箱与尾水箱上，压力变送器装于上回水管上，测压计与毕托管相连，上回水管上装有可电脑操控的电磁阀门和止回阀，测压计与毕托管相连使装置仍可实际操作。开启变频泵由可电脑操控的电磁阀门向恒压水箱注水，使恒压水箱有溢流，可调节电动水位调节阀改变两水箱间高差，水通过管嘴进入尾水箱，再通过上回水管回流至自循环供水器中，水流达到稳定时，毕托管对此时流速进行测定，通过侧装式水位计、压力变送器传信号到PLC，进行数据传输，从而根据公式计算此时流速。

在毕托管流速测定实验管路、上回水管上安装有用于可电脑操控的毕托管流速测定实验所需的数据采集装置；在水箱内设置有溢流板、稳水孔板来保证水箱内为恒压水流。

进一步地，如上所述的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，所述进水管路上安装有：可电脑控制的电磁阀门；在毕托管流速测定实验管段上安装有：测压计、压力变送器、侧装式电子水位计。

所述可电脑操控的电磁阀门通过PLC控制系统控制其开启度来调节流量。

所述测压计、压力变送器安装在尾水箱出水口的上回水管上。

所述压力变送器用于在线监测测压计中的压差数据。

所述电子水位计在线监测水位高低并反馈数据至PLC控制系统，便于与实验观测所得数据进行误差分析。

进一步地，如上所述的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，包括PLC 控制系统控制触摸屏电脑、各数据采集设备及摄像头。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、变频泵和摄像头的启闭；PLC控制系统采集可电脑操控的电磁阀门的开度；通过信号线采集压力变送器、侧装式电子水位计等的在线监测数据。

所述触摸屏电脑用于接收PLC控制系统传送的在线监测数据并显示操作界面，实现触屏控制操作装置。

所述摄像头用于电脑观察实验现象，可通过软件控制调节镜头焦距观察一些不便于靠近观察的实验现象。

进一步地，如上所述的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，包括1条所述进水管路，进水管路的出水通过变频泵经过进水管汇入恒压水箱。

进一步地，如上所述的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，所述上回水管上安装有：可电脑控制的电磁阀门、测压计。

进一步地，所上所述的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，所述毕托管流速测定实验管段上安装有：压力变送器。

有益效果：

本实用新型提供的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，依托于毕托管流速测定实验装置、PLC控制系统、触摸屏电脑及摄像头等相关实验仪器，将手动操作设备、手工记录数据转变为通过电脑精准操作、自动记录数据等，提高了实验的效率。

附图说明

图1为本实用新型可电脑操控的毕托管流速测定实验装置的结构示意图。

图中标记：1-电动水位调节阀；2-第一侧装式电子水位计；3-恒压水箱； 4-毕托管；5-第二侧装式电子水位计；6-压力变送器；7-测压管；8-滑动测量尺；9-上回水管；10-第一可电脑操控的电磁阀门；11-止回阀；12-第二可电脑操控的电磁阀门；13-变频泵；14-自循环供水器；15-测压计；16-摄像头； 17-管嘴；18-尾水箱；19-触摸屏电脑、20-PLC控制系统；21-溢流板；22-稳水孔板。

图2为本实用新型可电脑操控的毕托管流速测定实验装置的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

图1为本实用新型可电脑操控的毕托管流速测定实验装置的实验装置结构示意图；如图1所示，可电脑操控的毕托管流速测定实验装置包括：电动水位调节阀1、第一侧装式电子水位计2、恒压水箱3、毕托管4、第二侧装式电子水位计5、压力变送器6、测压管7、滑动测量尺8、上回水管9、第一可电脑控制的电磁阀门10、止回阀11、第二可电脑控制的电磁阀门12、变频泵13、自循环供水器14、测压计15、摄像头16、管嘴17、尾水箱18、触摸屏电脑19、PLC控制系统20、溢流板21、稳水孔板22。

PLC控制系统20控制触摸屏电脑19的信号输入与输出、变频泵13和摄像头16的启闭；PLC控制系统20采集第一可电脑控制的电磁阀门10、第二可电脑控制的电磁阀门12、压力变送器6、第一侧装式电子水位计2和第二侧装式电子水位计5通过信号线输送的在线监测数据。

在恒压水箱3上装有第一侧装式电子水位计2和电动水位调节阀1；在尾水箱18上装有侧装式电子水位计5；在自循环供水器14上装有变频泵13；在进水管路上装有第二可电脑操控的电磁阀门12；测压计15与上回水管9相连；在恒压水箱3内设置有溢流板21、稳水孔板22来保证恒压水箱3内为恒压水流；恒压水箱3有进水管路与变频泵13连接，开启变频泵13由第二可电脑操控的电磁阀门12向恒压水箱3注水，使恒压水箱3有溢流，水通过管嘴17进入尾水箱18，水流达到稳定时，毕托管4对此时流速进行测定，通过第一侧装式电子水位计2、第二侧装式电子水位计5和压力变送器6传信号到PLC控制系统 20，进行数据传输，从而根据公式计算此时流速；通过触摸屏电脑19进行实验的一些软控制及显示。

在毕托管流速测定实验管路、上回水管9上安装有用于可电脑操控的毕托管流速测定实验所需的数据采集装置；在水箱内设置有溢流板21、稳水孔板22 来保证恒压水箱3内为恒压水流。

为了精确测量进水管路上各项参数，在所述进水管路上安装有：第二可电脑操控的电磁阀门12；在毕托管流速测定实验管段上安装有：测压计15、压力变送器6。

所述压力变送器6安装在毕托管流速测定实验管段上。

优选地，本实用新型实施例提供的可电脑操控的毕托管流速测定实验装置包括1条所述进水管路，进水管路的出水通过变频泵13经过进水管汇集到恒压水箱3。

为了精确测量上上回水管9上各项参数，所述上上回水管9上安装有：第一可电脑操控的电磁阀门10、测压计15和压力变送器6。

实验操作平台、计算机测控系统为测试水流流速，测量高低水箱水位差Δh、毕托管静压水头与全压水头等试验参数，打印试验报告，分析实验结果。系统可以完成毕托管流速测定实验项目。

所述可电脑操控的毕托管流速测定实验装置包括放在实验平台架上的恒压水箱3，恒压水箱3内装有溢流板21、稳水孔板22来保证恒压水箱3内为恒压水流；从恒压水箱3底部进水的进水管路，其上装有第二可电脑操控的电磁阀门12，并通过进水连接机构与变频泵13进水端相连；从尾水箱18流出的水流通过上回水管9回流至自循环供水器14，其上装有第一可电脑操控的电磁阀门 10；通过调节变频泵13控制水泵频率，通过PLC控制系统20控制第一可电脑控制的电磁阀门10和第二可电脑控制的电磁阀门12调节开度，改变管路中水流流量。

图2为本实用可电脑操控的毕托管流速测定实验装置的原理图。

所述PLC控制系统20通过信号线与执行设备连接；所述数据采集装置和图像采集设备通过信号线与PLC控制系统20连接。

所述PLC控制系统20通过信号线控制执行设备的运行与停止；同时将数据采集装置以及图像采集设备得到的信息通过信号线传送给触摸屏电脑19。

所述触摸屏电脑19显示屏和操作设备分别通过信号线与所述PLC控制系统 20连接。

执行设备包括进水口、第一可电脑控制的电磁阀门10、第二可电脑控制的电磁阀门12、水泵叶轮、出水口。

所述执行设备、数据采集设备、图像采集设备分别通过信号线通讯方式与 PLC控制系统20连接。

所述数据采集设备包括压力变送器6：压力变送器6在线监测毕托管流速测定实验的测压管水头；第一侧装式电子水位计2和第二侧装式电子水位计5 分别在线监测恒压水箱3和尾水箱18内的水位。

所述图像采集设备包括但不限于摄像头16，所述摄像头16固定于可电脑操作的毕托管流速测定实验装置的支架上，通过毕托管流速测定实验装置支架与所述PLC控制系统20连接，学生可在触摸屏电脑19中监控实验运行状况，可通过软件操作调整摄像头16焦距观察不便于靠近的实验现象。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种可电脑操控的毕托管流速测定实验装置，其特征在于可电脑操控的毕托管流速测定实验装置包括：电动水位调节阀（1）、第一侧装式电子水位计(2)、恒压水箱(3)、毕托管(4)、第二侧装式电子水位计(5)、压力变送器(6)、测压管(7)、滑动测量尺(8)、上回水管(9)、第一可电脑控制的电磁阀门(10)、止回阀(11)、第二可电脑控制的电磁阀门(12)、变频泵(13)、自循环供水器(14)、测压计(15)、摄像头(16)、管嘴(17)、尾水箱 (18)、触摸屏电脑(19)、PLC控制系统(20)、溢流板(21)和稳水孔板(22)；

所述PLC控制系统（20）控制触摸屏电脑（19）的信号输入与输出、变频泵（13）和摄像头（16）的启闭；PLC控制系统（20）采集第二可电脑控制的电磁阀门（12）、第一可电脑控制的电磁阀门（10）、压力变送器（6）、第一侧装式电子水位计（2）和第二侧装式电子水位计（5）通过信号线输送的在线监测数据；

恒压水箱（3）有管路与变频泵（13）连接，开启变频泵由第二可电脑控制的电磁阀门（12）向恒压水箱（3）注水，使恒压水箱（3）有溢流，水通过管嘴（17）进入尾水箱(18)，尾水箱(18)有上回水管（9）与自循环供水器（14）相连；

在恒压水箱（3）、尾水箱（18）、上回水管（9）上安装有用于可电脑操作的毕托管流速测定实验所需的数据采集装置；在恒压水箱（3）内设置有溢流板（21）、稳水孔板（22）来保证恒压水箱（3）内为恒压水流；

测压计（15）、压力变送器（6）安装在尾水箱（18）出水口的上回水管（9）上；

摄像头（16）用于电脑观察实验现象，通过软件控制调节镜头焦距观察一些不便于靠近观察的实验现象；

压力变送器（6）用于在线监测测压计（15）中的压力数据。

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