一种多边界泥沙模型试验自动加沙系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水利水电技术领域，尤其涉及一种多边界泥沙模型试验自动加沙系统。
【背景技术】
[0002]目前，泥沙模型试验悬移质加沙系统一般借助流量计通过人工调节截门来控制进口加沙量，这种方法不仅精度低，而且只适用于恒定加沙，如果加沙量变化较快时，无法人工调节。
[0003]然而，在潮汐河工模型试验中，潮汐水流输沙率在一个周期内处于变化之中，边界加沙量要求随潮汐水流适时变化，传统方法无法满足潮汐河工模型试验的加沙要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种多边界泥沙模型试验自动加沙系统，可以实现整个试验过程的适时加沙控制，具有良好的稳定性和较高的控制精度。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种多边界泥沙模型试验自动加沙系统，该系统包括:供沙系统与控制系统；
[0007]其中，所述控制系统包括依次相连的人机界面HM1、可编程控制器PLC与变频器；
[0008]所述HMI输出流量控制指令至所述PLC控制器，所述PLC控制器对该流量控制指令获得对应的流量数据，并发送至变频器，所述变频器根据接收到的流量数据对所述供沙系统的出流量进行控制，实现高精度的自动加沙。
[0009]进一步的，所述供沙系统包括:浑水搅拌池，浑水搅拌设备，上水泵，稳水池，输沙管道，供水泵，供水管道；
[0010]所述输沙管道的出沙口对准所述浑水搅拌池；所述浑水搅拌设备设置在所述浑水搅拌池中，所述浑水搅拌池的上部设有一稳水池；所述上水泵的上水口插入所述浑水搅拌池中，其出水口对准所述稳水池；
[0011]所述供水泵的两端均连有供水管道，其中一端供水管道的入水口插入所述稳水池中，另一端供水管道的出水口对准所述多边界泥沙模型。
[0012]进一步的，所述HMI输出流量控制指令至所述PLC控制器，所述PLC控制器对该流量控制指令获得对应的流量数据，并发送至变频器，所述变频器根据接收到的流量数据对所述供沙系统的出流量进行控制包括:
[0013]预先建立变频器不同频率时对应出流量的关系曲线；
[0014]根据供沙系统中浑水搅拌池的含沙浓度，将多边界泥沙模型试验所需的输沙率转化成供沙系统的出流量，再通过频率与出流量关系曲线插值求得对应的变频器频率，进而由所述HMI输出对应的流量控制指令，所述PLC控制器根据所述对应的流量控制指令控制所述变频器，实现供沙系统的出流量控制。
[0015]由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用PLC控制器的控制技术和变频器的变频原理，实现了对整个试验过程的适时加沙控制，该系统大大提高了模型试验的加沙精度，满足了潮流泥沙模型试验的加沙要求。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0017]图1为本发明实施例提供的一种多边界泥沙模型试验自动加沙系统；
[0018]图2为本发明实施例提供的供沙系统结构示意图；
[0019]图3为本发明实施例提供的控制系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0021]实施例
[0022]图1为本发明实施例提供的一种多边界泥沙模型试验自动加沙系统。如图1所示，该系统主要包括:供沙系统与控制系统；
[0023]其中，所述控制系统包括依次相连的人机界面HM1、可编程控制器PLC与变频器；
[0024]所述HMI输出流量控制指令至所述PLC控制器，所述PLC控制器对该流量控制指令获得对应的流量数据，并发送至变频器，所述变频器根据接收到的流量数据对所述供沙系统的出流量进行控制，实现高精度的自动加沙。
[0025]进一步的，所述供沙系统包括:浑水搅拌池，浑水搅拌设备，上水泵，稳水池，输沙管道，供水泵，供水管道；
[0026]所述输沙管道的出沙口对准所述浑水搅拌池；所述浑水搅拌设备设置在所述浑水搅拌池中，所述浑水搅拌池的上部设有一稳水池；所述上水泵的上水口插入所述浑水搅拌池中，其出水口对准所述稳水池；
[0027]所述供水泵的两端均连有供水管道，其中一端供水管道的入水口插入所述稳水池中，另一端供水管道的出水口对准所述多边界泥沙模型。
[0028]进一步的，所述HMI输出流量控制指令至所述PLC控制器，所述PLC控制器对该流量控制指令获得对应的流量数据，并发送至变频器，所述变频器根据接收到的流量数据对所述供沙系统的出流量进行控制包括:
[0029]预先建立变频器不同频率时对应的出流量的关系曲线；
[0030]根据供沙系统中浑水搅拌池的含沙浓度，将多边界泥沙模型试验所需的输沙率转化成供沙系统的出流量，再通过频率与出流量关系曲线插值求得对应的变频器频率，进而由所述HMI输出对应的流量控制指令，所述PLC控制器根据所述对应的流量控制指令控制所述变频器，实现供沙系统的出流量控制。
[0031]为了便于理解，下面针对本发明所提供的自动加沙系统做进一步的说明。
[0032]本发明所提供的自动加沙系统是根据潮汐水流输沙率适时变化和潮流泥沙模型试验三面开边界的特点所提出的，该系统必须满足输沙率变幅大和变化快的要求。根据模型要求的输沙率过程，计算输沙率的变幅以及试验过程的加沙量，选用适当的供沙系统设备，以满足整个过程输沙率变幅的要求；采用变频器通过控制水泵输入电压，控制水泵转速，从而控制水泵的出水流量。具体来说:
[0033]供沙系统可以包括浑水搅拌池，浑水搅拌设备，上水泵，稳水池，输沙管道，供水泵，供水管道等；控制系统可以包括人机界面(HMI)，可编程控制器(PLC)，以及变频器等。
[0034]示例性的，供沙系统可采用如图2所示的结构进行布置。
[0035]浑水搅拌池容量根据模型试验的情况而定，尽量保证满足一次试验的使用，避免在试验过程中配沙，搅拌池采用圆形底部呈凸弧状；浑水搅拌设备根据搅拌池的大小而定，一般较大搅拌池时选用电机驱动的机械搅拌设备，而对于较小搅拌池时只需用一个浑水泵搅拌即可。在试验放水前，按配比加水加沙，配成要求的含沙浓度；浑水搅拌池上部设置一稳水池，起恒定水压的作用，搅拌池内搅拌均匀的浑水通过上水泵抽到稳水池，稳水池始终保持同样的水位，使供水泵在相同频率出流量保持一致，从而提高出流量的控制精度。
[0036]自动加沙系统的核心部分是控制系统，该系统由三部分组成，控制部分(通过HMI人机接口完成)、运算部分(通过PLC可编程控制器完成)、驱动部分(通过变频器完成)；示例性的，控制系统结构可如图3所示。