一种封闭式水箱的水位调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水位调节装置，具体的说是一种封闭式水箱的水位调节装置。
【背景技术】
[0002]在水电站引水发电系统物理模型试验中，模型引水发电系统由模型机组系统(包括蜗壳、尾水管、转轮、导水机构、同步发电机、发电机和水轮机的联轴器以及支架等)和模型水道系统(包括进水口、上游引水管道/渠道、模型机组、尾水管、尾水闸门槽、尾水支洞、尾水洞/尾水明渠、出水口等)两部分组成，并将这两部分有机结合，共同放置于循环水系统中。循环水系统则通过上、下游水箱与模型水道系统的进水口、出水口相连，组成完整的水电站弓I水发电系统物理模型试验平台。
[0003]上、下游水箱在模型试验中主要起到模拟原型中的上下游水库、为模型引水发电系统提供恒定的水位。一般要求水箱能够提供不同高度的水位，满足开展不同尾水位下电站模型试验的要求；同时，为了真实的反映原型水库的水位特性，则要求水箱内的水位在某一试验工况下为恒定值。由于试验中的水箱体积比较有限，因此保持水位恒定、尽可能减小试验中水位的波动成了水箱设计的核心所在。
[0004]常规的水电站模型试验水箱一般设计成开敞式，通过平水槽溢流的型式提供一恒定水位，本质上是一种开环水位控制系统。但是开敞式水箱能够提供的可用水头变幅较小，且易受试验场尺寸大小的限制，因为其所能提供的最高水位必须低于试验场顶部高度、最低水位必须高于试验场地面高度；且水箱的通用性较差，不同模型引水发电系统必须配备特定的开敞式水箱，增大了设备投资。
[0005]封闭式水箱可以很好的解决开敞式水箱的以上几点缺陷。其水箱整体是封闭、与外界大气隔绝的；水箱内部的水面之上存有一定的空气，可以通过水箱进行抽气、充气的方式按要求改变水箱内部的气体压力，从而模拟出任意需要的压力值；此功能也使得一个封闭式水箱可用于不同的模型电站的试验中。故此种水箱得到了越来越多的使用，为以后模型试验水箱的发展趋势。
[0006]对于封闭式水箱，内部气体的压力控制(抽气、充气)关系到水箱本身功能的发挥，但可较容易的实现；水箱内水位的控制一方面关系到压力值的施加，另一方面关系到试验模拟结果的真实性和准确性，尤为重要，并且因为其密闭的特性，不能利用常规水箱中的平水槽溢流方式来提供任意的恒定水位。因此，为了实现封闭式水箱的安全、有效、方便的使用，有必要实用新型合适的水位调节装置。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种封闭式水箱的水位调节装置，在保证封闭式水箱抽气、充气功能正常实施的前提下，可以将水箱内的水位维持在一指定值保持不变，即使有较小的波动也在试验误差可以接受的范围内。
[0008]一种封闭式水箱的水位调节装置，包括封闭式水箱1，补水管2与封闭式水箱I的底部相连通，并在水箱内部呈环形布置，补水管2上设有阀门3 ;所述封闭式水箱I通过一个以上出水口与排水管4相连通，排水管4上设有排水泵5 ;所述封闭式水箱I顶部设有水位探测仪6，水位探测仪6通过信号线8与功率调节仪7相连，继而功率调节仪7与排水泵5相连，用于控制排水泵5的流量；所述封闭式水箱I上还开有与模型水道系统相连通的进/出水口 9。
[0009]所述封闭式水箱I出水口的水位高于封闭式水箱I进水口的水位。
[0010]本实用新型的工作原理与过程如下:通过水箱内水位的实时测量与反馈，来控制排水泵的排水流量，形成一闭环反馈控制系统，并且采用比例控制环节，水位偏离基准水位也越大，相应的排水泵抽水量也越大，这样可以快速的达到水位调节目的，得到要求的水位值。具体工作时，首先关闭排水泵，由补水管给水箱补水，至所需水位，然后关闭补水管，启动闭环水位监控系统，并将此时的水位设定为基准水位，对应排水泵的功率为O ;试验开始的同时，排水泵也根据水箱内水位的变化投入工作，进行实时的调节，在较短的时间内将水位调节至所需水位。
[0011]本实用新型封闭式水箱的水位调节装置的优点是:本实用新型装置原理科学可靠、集成度高，结构简单、制造容易、安装方便，运行可靠、工作效率高，控制精密、便于整合现代自动控制技术。可有效的完成水电站模型试验封闭式水箱的水位调节。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0013]图2为本实用新型的侧视图。
[0014]图3为本实用新型的仰视图。
[0015]图4为图1的内视图。
[0016]图5为本实用新型的工作原理框图。
[0017]图中，I为封闭式水箱，2为补水管，3为阀门，4为排水管，5为排水泵，6为水位探测仪，7为功率调节仪，8为信号线，9为进/出水口。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本实用新型进行进一步说明。如图1-5所示，一种封闭式水箱的水位调节装置，由以下部件组成:封闭式水箱1、补水管2、阀门3、排水管4、排水泵5、水位探测仪6、功率调节仪7、信号线8、模型水道系统的进/出水口 9。补水管2在封闭式水箱I的底部引入，并在水箱内部环形布置，补水管2上装置一个阀门3，排水管4在封闭式水箱I较低的位置出水、其上安装一排水泵5，水位探测仪6布置在水箱内部的顶端，其测量的水位信号由信号线8传送给功率调节仪7，功率调节仪7根据接收到的信号调节排水泵5的排水流量。
[0019]本实用新型是这样实现的:封闭式水箱除了通过进、出水口与模型水道系统相连夕卜，通常有一个补水管和一个排水管，补水管接循环水系统的供水管道，排水管接循环水系统的回水渠道。本实用新型通过对补水管和排水管进行优化设计来实现实用新型目的。补水管在水箱底部引入，并通过一布置在水箱底部的环形、均匀开口的管道将所补水均匀、平稳的引入水箱，同时起到消能的作用；补水管上设阀门控制流量。排水管上面装置一个排水泵，将超过要求水位之上的水抽出；为了精确控制抽水量，在水箱内顶部布置一个或多个水位探测仪(多个时需均匀布置，并取其平均值)，实时测定水位的位置，并将此水位信号通过一反馈装置传输给排水泵，同时在排水泵上配置一可编程的功率调节仪，此仪器可以通过接受水位探测仪传输来的信号调整排水泵的功率(即抽水流量)，以试验要求的水位值为基准水位(O)，此水位对应的排水泵的功率设定为O，即不抽水，当水箱内水位高于基准水位时，功率大于O，排水泵便启动排水，并且水位高于基准值的值越高，泵抽水的功率越大，当水位抽到等于基准水位时，水泵又停止工作，如此反复，形成一实时反馈、实时控制的闭环水位监控系统。为了使探测仪测定的水位值能真实反映水箱内各处的水位，可以增加水位探测仪的数量，并将它们均匀的分布于水面上各处；同时为了减小排水泵抽水给水箱内水位带来的干扰，可设置4个排水管出口，并将它们汇集到一根管道上，再将排水泵装置于汇集后的总管上；4个排水管可均匀的布置在水箱的底部各处(低于水箱最低水位，保证排水管为有压，并留有一定的压力裕度)。
【主权项】
1.一种封闭式水箱的水位调节装置，包括封闭式水箱⑴，其特征在于:补水管⑵与封闭式水箱⑴的底部相连通，并在水箱内部呈环形布置，补水管⑵上设有阀门⑶；所述封闭式水箱⑴通过一个以上出水口与排水管⑷相连通，排水管⑷上设有排水泵⑶；所述封闭式水箱⑴顶部设有水位探测仪(6)，水位探测仪(6)通过信号线(8)与功率调节仪(7)相连，继而功率调节仪(7)与排水泵(5)相连，用于控制排水泵(5)的流量；所述封闭式水箱⑴上还开有与模型水道系统相连通的进/出水口⑶。
2.如权利要求1所述的封闭式水箱的水位调节装置，其特征在于:所述封闭式水箱CO出水口的水位高于封闭式水箱⑴进水口的水位。
【专利摘要】一种封闭式水箱的水位调节装置，包括封闭式水箱⑴，补水管⑵与封闭式水箱⑴的底部相连通，并在水箱内部呈环形布置，补水管⑵上设有阀门⑶；所述封闭式水箱⑴通过一个以上出水口与排水管⑷相连通，排水管⑷上设有排水泵⑸；所述封闭式水箱⑴顶部设有水位探测仪⑹，水位探测仪⑹通过信号线⑻与功率调节仪⑺相连，继而功率调节仪⑺与排水泵⑸相连，用于控制排水泵⑸的流量；所述封闭式水箱⑴上还开有与模型水道系统相连通的进/出水口⑼。其优点是：本实用新型装置原理科学可靠、集成度高，结构简单、制造容易、安装方便，运行可靠、工作效率高，控制精密、便于整合现代自动控制技术。可有效的完成水电站模型试验封闭式水箱的水位调节。
【IPC分类】G05D9-12
【公开号】CN204374792
【申请号】CN201420789560
【发明人】郭文成, 杨建东, 张洋
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月15日