CN214502623U - 一种用于水力机械试验台的流量标定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水力机械试验台的流量标定系统，包括用于储存测量液体的称重桶、设有流量计的测量管路、用于计量标定时间、控制标定过程的控制器，所述测量管路的一端为进水端，测量管路的另一端为位于称重桶上方的出水端，还包括与控制器电连接的驱动装置，在出水端设有可转动的出水嘴，所述出水嘴与驱动装置相关联，从而使出水嘴可在朝向称重桶开口的标定位置和偏离称重桶开口的预备位置之间切换。本实用新型可有效地提升对大流量流量计的标定精度，继而确保流量计的测量精度，进而使水力机械始终维持正常运行状态。

Description

一种用于水力机械试验台的流量标定系统

技术领域

本实用新型涉及水轮发电机技术领域，具体涉及一种用于水力机械试验台的流量标定系统。

背景技术

随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电正在大力发展。水力发电通常是依靠具有落差的水流对水轮机做功，使水轮机高速转动，继而带动发电机的转子转动而产生电能。

可以理解的是，当水轮机之类的水力机械安装好后，我们需要对其运行状态进行测量。当设备运行一定时间后，需要再次对运行状态进行测量，以确保设备能符合设计要求。在测量水力机械的运行状态时很重要的一点就是测量水流的流量大小，通过流量大小的测量可以计算、评估其相应的功率等多种参数和相应的运行状态。

为此，我们需要用到可以测量大流量的流量计，在测量之前，则需要在水力机械试验台上对流量计进行标定，以确保流量计的精度符合要求，进而确保所测量的流量值得精度符合设计要求。

在现有技术中，人们通常会采用称重法或容积法标定流量计，具体地，将流量计设置在测量管路上，然后将标定时间内通过流量计的流体储存在一个测量的容器内，并相应地称出容器内液体的重量或测量出流体的，即可判定流量计的实测流量，进而将实测流量和理论流量进行比较，即可得到标定结果。

但是上述标定方法只适用于小型流量计，对于用于测量水力发电流量的大流量流量计而言，现有的标定方法存在如下缺陷：首先，由于设置流量计的管道的直径较大，相应地，其内部的容积较大。这样，当开启用于控制管道启闭的阀门并开始计量标定时间时，水流会首先充注管道、流量计等，也就是说，在刚开始计量标定时间时，注入到测量容器内的水流会有一个滞后效应，从而影响其测量精度。反之，当标定时间截止、控制管道启闭的阀门关闭时，仍然会有少量的流体继续进入到测量容器内。也就是说，现有的标定方法存在一个流体迟滞效应，从而影响最后的标定精度。

可以想到的是，为了提升测量精度，我们可以增大测量容器的容积，延长标定时间。但是，会带来一个称重困难、测量容器外形尺寸过大，从而不方便测量的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的用于测量水力机械运行状态的的流量计标定方法所存在的测量精度不高、测量不方便的问题，提供一种用于水力机械试验台的流量标定系统，可有效地提升对大流量流量计的标定精度，继而确保流量计的测量精度，进而使水力机械始终维持正常运行状态。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于水力机械试验台的流量标定系统，包括用于储存测量液体的称重桶、设有流量计的测量管路、用于计量标定时间、控制标定过程的控制器，所述测量管路的一端为进水端，测量管路的另一端为位于称重桶上方的出水端，还包括与控制器电连接的驱动装置，在出水端设有可转动的出水嘴，所述出水嘴与驱动装置相关联，从而使出水嘴可在朝向称重桶开口的标定位置和偏离称重桶开口的预备位置之间切换。

本实用新型包括一个容纳标定流体的称重桶，在标定时间内通过流量计的标定流体容纳在称重桶内，即可方便地得到流体的重量或者体积。和现有技术不同的是，本实用新型在测量管路的出水端设有可转动的出水嘴，出水嘴与驱动装置相关联，以便在标定位置和预备位置之间切换。

这样，当我们需要对流量计标定时，可先通过开启阀门等方式使测量管路内有流体通过，此时的出水嘴位于偏离称重桶开口的预备位置，流体不进入到称重桶内。然后通过控制器启动标定程序，此时控制器开始计时，相应地，驱动装置动作，使出水嘴切换至朝向称重桶开口的标定位置，从出水嘴流出的标定流体即可全部进入到称重桶内。当标定时间结束时，控制器使驱动装置再次动作，继而使出水嘴切换至偏离称重桶开口的预备位置，然后再关闭测量管路的阀门即可。也就是说，本实用新型在整个标定时间内，标定流体都是以标准流量进入称重桶内的，因而可显著地提升标定精度，避免在标定开始或者结束时的流体迟滞效应对标定精度的影响。

作为优选，所述驱动装置包括双作用的驱动气缸、用于控制驱动气缸进气流向且与控制器电连接的电磁换向阀，所述出水端具有向下设置且逐渐缩小的出口，所述出水嘴包括与出水端转动连接的接水壳、设置在接水壳下部的导水筒，驱动气缸的缸体下端铰接在试验台上，驱动气缸的活塞杆上端与接水壳相铰接。

可以理解的是，相比较油缸之类的驱动装置，驱动气缸具有动作反应快捷的特点，因而可使出水嘴在预备位置和标定位置之间快速切换，有利于提升标定精度。并且驱动气缸具有干净、少污染的优点。由于驱动气缸为双作用气缸，因此，控制器可控制其在两个方向上切换动作，从而实现出水嘴在预备位置和标定位置之间的来回切换。

特别是，本实用新型的出水嘴包括接水壳和导水筒，这样，当出水嘴转动时，可确保出水端始终位于接水壳内，避免标定流体向外泄出，而导水筒则可起到引导作用，确保标定位置时的流体能全部进入到称重桶内。可以理解的是，我们可适当地增大接水壳上端开口大小，并使导水筒的开口大于出水端的开口，以确保在出水嘴转动时，从出水端流出的流体能全部通过导水筒进入到称重桶内。

作为优选，在位于测量管路的出水端处设有抽水泵。

抽水泵可抽取水库中的水用于流量计的标定，避免用自来水等自身具有压力的水源作为标定流体，从而降低对标定场合的要求。

作为优选，所述驱动气缸的活塞上设有磁性环，在驱动气缸的缸体靠近两端处分别设有磁性开关。

当活塞移动至缸体的一端时，对应位置的磁性开关即可感应到活塞上磁性环的磁性而动作，继而向控制输出一个相应的信号。例如，刚开始标定时，活塞位于缸体的一端，此时对应位置的磁性开关想控制其输出一个待机信号，控制器即可向控制驱动气缸动作的电磁换向阀输出一个控制信号，电磁换向阀动作，从而使驱动气缸切换至标定位置；当标定时间截止时，控制器则可向电磁换向阀输出另一个控制信号，电磁换向阀动作，从而使驱动气缸切换至预备位置，以结束标定。

可以理解的是，磁性环和磁性开关的组合可构成非接触的信号感应和输出，从而方便输出和控制。

作为优选，所述驱动气缸的缸体上设有两个抱箍，两个磁性开关分别设置在对应的抱箍上。

抱箍可在缸体的轴向上方便地改变位置，并相应地固定磁性开关，从而可确保磁性开关位置与活塞磁性环位置相对应，进而确保磁性开关可靠动作，提升控制精度。

作为优选，在称重桶的旁侧设有排水管，在排水管的上端开口处设有与称重桶开口并排设置的集流斗，当出水嘴处于预备位置时，出水嘴朝向集流斗开口。

可以理解的是，我们可将排水管的下端设置在水库之类的水源内。这样，从处于预备位置时朝向集流斗开口的出水嘴流出的流体可通过集流斗进入排水管内，继而通过排水管排出到水库等水源内，既可避免流体的浪费，又可避免标定流体将水力机械试验台弄湿等造成损坏。

因此，本实用新型具有如下有益效果：可有效地提升对大流量流量计的标定精度，继而确保流量计的测量精度，进而使水力机械始终维持正常运行状态。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是测量管路和出水嘴的连接结构示意图。

图3是驱动气缸的一种结构示意图。

图中：1、称重桶 11、排水管 12、阀门 2、流量计 3、测量管路 31、出水端4、出水嘴 41、接水壳 42、导水筒 5、驱动气缸 51、换向阀 52、活塞 521、磁性环53、活塞杆 6、抱箍 7、磁性开关 8、排水管 81、集流斗。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种用于水力机械试验台的流量标定系统，包括用于储存测量液体的称重桶1、设有流量计2的测量管路3、用于计量标定时间、控制标定过程的控制器，测量管路的一端为进水端，测量管路的另一端为位于称重桶上方的出水端31。

需要对流量计进行标定时，在规定的标定时间内使流体通过测量管路流经流量计后进入称重桶，然后称量称重桶内流体的重量，或者测量称重桶内流体的体积，即可计算出流量计的实际流量，进而完成对流量计的标定。

当然，我们可使测量管路的进水端连接在自来水管路上，并在进水端设置相应的控制阀。或者，我们也可在测量管路的出水端处设置抽水泵，以便用抽水泵抽取水库的水用于流量计的标定，从而降低对标定场合的要求，使本实用新型具有更好的适用性。此外，我们还可在称重桶底部设置排水管11，并在排水管上设置阀门12，以方便完成标定后向外排出标定流体。

为了提高标定精度，我们可在测量管路的出水端设置可转动的出水嘴4，并使出水嘴与一个驱动装置相关联，从而使出水嘴可在预备位置和标定位置之间来回转动和切换。当出水嘴处于预备位置时，出水嘴的朝向偏离称重桶开口；当出水嘴转动至标定位置时，出水嘴朝向称重桶开口。当然，所述驱动装置应该可由控制器控制，以方便标定。

这样，当我们需要对流量计标定时，先使出水嘴位于偏离称重桶开口的预备位置，然后如前所述地通过开启阀门等方式使测量管路内有流体通过。由于此时的出水嘴偏离称重桶开口，因此，流体不会进入到称重桶内。然后通过控制器启动标定程序，此时控制器开始计时，相应地，驱动装置动作，使出水嘴切换至朝向称重桶开口的标定位置，从出水嘴流出的标定流体即可全部进入到称重桶内。当标定时间结束时，控制器使驱动装置再次动作，继而使出水嘴切换至偏离称重桶开口的预备位置，然后再关闭测量管路的阀门即可。也就是说，本实用新型在整个标定时间内，标定流体都是以标准流量进入称重桶内的，因而可显著地提升标定精度，避免在标定开始或者结束时的流体迟滞效应对标定精度的影响。

作为一种优选方案，驱动装置包括双作用的驱动气缸5、输出端与驱动气缸连接的电磁换向阀51，驱动气缸的缸体下端铰接在试验台上，驱动气缸的缸体下端铰接在试验台上，驱动气缸的活塞杆53上端与出水嘴相铰接。当然，换向阀的输入端需要与压缩气源相连接，并且换向阀应与控制器电连接，以便控制器对换向阀进行控制，进而调整驱动气缸进气流向。当驱动气缸一端的工作腔进气时，出水嘴处于预备位置；当驱动气缸另一端的工作腔进气时，活塞杆伸出，从而带动出水嘴转动，使出水嘴转动至标定位置。

可以理解的是，驱动气缸具有动作反应快捷的特点，因而可使出水嘴在预备位置和标定位置之间快速切换，有利于提升标定精度。并且方便控制器通过电磁换向阀控制其在两个方向上切换动作，进而实现出水嘴在预备位置和标定位置之间的来回切换。

为了确保出水嘴的顺畅转动，如图2所示，出水端的出口可设置成圆锥形，以便使出口逐渐缩小设置，相应地，出水嘴包括半球形的接水壳41、设置在接水壳下部的导水筒42。接水壳的上部开口套设在出水端出口外面，并且和出水端之间通过水平的转动轴形成转动连接，以便使出水嘴可在竖直平面内转动。此外，可使出水嘴与出水端转动连接的转动轴位于半球形接水壳的球心位置，以避免出水嘴转动时与出水端产生干涉。此外，出水端应尽量竖直设置，由预备位置转动至标定位置时，出水端开口在竖直方向上的投影应全部位于导水筒的开口内，以便从出水端流出的流体可全部进入到导水筒内。

作为另一种优选方案，如图3所示，我们还可在驱动气缸的活塞52上设置磁性环521，在驱动气缸的缸体外侧靠近两端处分别设置磁性开关7。

当活塞移动至缸体的一端时，对应位置的磁性开关即可感应到活塞上磁性环的磁性而动作，继而向控制输出一个相应的信号。例如，刚开始标定时，活塞位于缸体的一端，此时对应位置的磁性开关想控制其输出一个待机信号，控制器即可向控制驱动气缸动作的电磁换向阀输出一个控制信号，电磁换向阀动作，从而使驱动气缸切换至标定位置；当标定时间截止时，控制器则可向电磁换向阀输出另一个控制信号，电磁换向阀动作，从而使驱动气缸切换至预备位置，以结束标定。

需要说明的是，驱动气缸的缸体可采用非铁磁体材料（如不锈钢）制成，以免缸体影响磁性环对磁性开关的作用。

进一步地，我们还可在驱动气缸的缸体上设置两个抱箍6，两个磁性开关则分别设置在对应的抱箍上。通过改变抱箍在缸体的轴向上的位置，即可方便地改变和调整磁性开关在缸体上的位置，从而可确保磁性开关位置与活塞磁性环位置相对应，进而确保磁性开关可靠动作，提升控制精度。

最后，我们还可在称重桶的旁侧设置排水管8，排水管的下端设置在水库之类的水源内，在排水管的上端开口处设置与称重桶开口并排设置的集流斗81。这样，当出水嘴处于预备位置时，出水嘴朝向集流斗开口，从出水嘴流出的流体可通过集流斗进入排水管内，继而通过排水管排出到水库等水源内，既可避免流体的浪费，又可避免标定流体将水力机械试验台弄湿等造成损坏。

Claims (6)

1.一种用于水力机械试验台的流量标定系统，包括用于储存测量液体的称重桶、设有流量计的测量管路、用于计量标定时间、控制标定过程的控制器，所述测量管路的一端为进水端，测量管路的另一端为位于称重桶上方的出水端，其特征是，还包括与控制器电连接的驱动装置，在出水端设有可转动的出水嘴，所述出水嘴与驱动装置相关联，从而使出水嘴可在朝向称重桶开口的标定位置和偏离称重桶开口的预备位置之间切换。

2.根据权利要求1所述的一种用于水力机械试验台的流量标定系统，其特征是，所述驱动装置包括双作用的驱动气缸、用于控制驱动气缸进气流向且与控制器电连接的电磁换向阀，所述出水端具有向下设置且逐渐缩小的出口，所述出水嘴包括与出水端转动连接的接水壳、设置在接水壳下部的导水筒，驱动气缸的缸体下端铰接在试验台上，驱动气缸的活塞杆上端与接水壳相铰接。

3.根据权利要求1所述的一种用于水力机械试验台的流量标定系统，其特征是，在位于测量管路的出水端处设有抽水泵。

4.根据权利要求2所述的一种用于水力机械试验台的流量标定系统，其特征是，所述驱动气缸的活塞上设有磁性环，在驱动气缸的缸体靠近两端处分别设有磁性开关。

5.根据权利要求4所述的一种用于水力机械试验台的流量标定系统，其特征是，所述驱动气缸的缸体上设有两个抱箍，两个磁性开关分别设置在对应的抱箍上。

6.根据权利要求1所述的一种用于水力机械试验台的流量标定系统，其特征是，在称重桶的旁侧设有排水管，在排水管的上端开口处设有与称重桶开口并排设置的集流斗，当出水嘴处于预备位置时，出水嘴朝向集流斗开口。

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