专利名称：简易水阀流量特性测试平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验装置，具体地说是一种应用在教学和科研中的简易水阀流量特性测试平台。
背景技术：
水阀是空调水系统中直接与水相接触的执行器，其控制水的流量和压力，关系着生产过程、空气调节等自动化技术目标的实现。正确选取水阀的结构形式和产品规格，对于水系统的稳定性、经济合理性有十分重要的作用。而做到正确的在水系统中选取水阀的前提就是了解水阀的流量特性。测量水阀流量特性时需要保持阀门前后压差不变，改变阀门不同开度测量流量来 确定其流量特性。在阀门生产厂家，测量阀门流量特性需要建立专门的实验台以实现阀门前后压差固定，试验装置价格昂贵，很难直接用于教学活动。在传统教学活动中，对于水阀的流量特性，主要是从理论上对学生进行讲解。但是单纯的从理论上讲解，学生难以有直观、清晰的认识；而运行中的水系统也不可能给学生实验、测试的机会，更不可能进行任何形式的模拟或演示。因此在教学和实验过程中，学生对于水阀的流量特性的了解存在一定的困难。因此，有必要开发一种简易的水阀流量特性测试平台，用于实验教学和科学研究。
发明内容本实用新型提供了一种应用在水阀流量特性教学或科研中的实验平台。本实验平台解决技术问题所采用的技术方案是本测试平台包括简易压差稳定系统和水阀开度PID控制系统。在所述的简易压差稳定系统中通过支架7将上位水箱2与下位水箱14分别固定。下位水箱14内部放置水泵15，上位水箱2通过水箱隔板8将上位水箱2的下半部分隔为两部分，这两部分的上部相通。水泵15通过供水管I将下位水箱14中的水送至上位水箱2被水箱隔板8隔开的其中一部分，该部分通过水管与待测水阀4连接。上位水箱2通过水箱隔板8隔开的另一部分通过回水管3与下位水箱14相连。待测水阀4下方放置用于测量单位时间内流经待测水阀4的水流量的量杯11。量杯11放置于用于盛放量杯11溢出的水的接水盘12中。接水盘12底部通过水管与下位水箱14连接,水管上设置有泄水阀1113。实验时通过保证上位水箱2被水箱隔板8隔开的两部分中与待测水阀4连接的一部分以及连接该部分与待测水阀4的水管中充满水，即保证待测水阀4进口处的水产生的压力恒定。又因为待测水阀4出口处为大气压力，所以保证了实验时待测水阀4前后的压力恒定。所述的水阀开度PID控制系统由SGA24信号源17、PID调节仪16、水阀执行器10和待测水阀4依次连接。PID调节仪16根据SGA24信号源17给出的0-10V电压信号通过控制水阀执行器10对待测水阀4的开度进行调节。该技术方案能有效避免实验中人为因素对水阀开度的影响，进而提高了实验的准确度。[0009]本实用新型是研究水阀流量特性的测试平台。与已有技术相比，本实用新型的特点体现在I、本实用新型采用维持上位水箱中水位固定的简易方式实现阀门前后的压差恒定；采用PID调节仪控制待测水阀的开度，避免了实验中人为因素对水阀开度的影响，进而提闻了实验的准确度。2、本实用新型不仅可以作为教学演示，而且具有可操作性，能有效促进学生与其他实验者对影响水阀流量特性的因素的认识。为教学与科研提供了硬件环境，为阀门技术发展的探索性研究创造了条件。3、本实用新型灵活性好，扩展性强，可以测量多种阀门的流量特性。
图I为本实用新型的系统原理图。 图2为本实用新型中保持待测水阀前后压差恒定的原理图。图3为本实用新型的水泵主电路图。图4为本实用新型的水泵控制电路图。图中1、供水管；2、上位水箱；3、回水管；4、待测水阀；5、回水调节阀；6、泄水阀I ;7、支架；8、水箱隔板；9、电缆；10、水阀执行器；11、量杯；12、接水盘；13、泄水阀II ;14、下位水箱;15、水泵;16、PID调节仪；17、SGA24信号源。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明图I所示为本实用新型的原理图。水泵15、供水管I、上位水箱2两部分中未与水阀连接的一部分、回水管3以及下位水箱14连接组成了回路。该回路使水泵15能持续为上位水箱2两部分中与水阀连接的部分供水，保证了在实验时上位水箱2两部分中与水阀连接的部分以及该部分与待测水阀4连接的水管中充满水，即保证了实验时待测水阀4前后压差恒定。上位水箱2两部分中与水阀连接的部分、待测水阀4、量杯11以及连接水管组成了测量待测水阀4流量特性的水路。水阀执行器10、SGA24信号源17以及PID控制仪16组成了调节待测水阀4开度的电路。另外为防止量杯11中的水溢出装置中设置了接水盘12，接水盘12底部通过水管将水排回下位水箱14中。图2中的装置保证了待测水阀前后压差的恒定。水泵15通过送水管I为上位水箱2送水，保证上位水箱2两部分中与水阀连接的部分充满水，溢出的水流到上位水箱2的另一部分并通过回水管3回到下位水箱14。通过保证液位差Λ H恒定即保证了待测水阀4前后的压差恒定。图3和图4所示为本实用新型的电路图。水泵主电路中空气开关QF、接触器ΚΜ、继电器KH与水泵电机依次连接后连入220V供电电路。电路控制过程如下实验时首先闭合空气开关QF，为系统送电，电源指示灯HYl亮。按启动按钮SF，使接触器KM通电并自锁，接触器KM的主触点闭合使水泵15开始运转，运行指示灯HR亮。此时水泵15通过供水管I将下位水箱14中的水送到上位水箱2中的右侧，当上位水箱2两部分中与水阀连接的部分中的水开始向另一部分溢出时液位差Λ H恒定，即待测水阀4前后压差恒定。此时可以开始测量待测水阀4的特性。水阀特性测量步骤如下通过调节SGA24信号源17，模拟输出一个0-10V的电压信号。该电压信号经过PID调节仪16处理后将执行信号通过电缆9传送到水阀执行器10处，水阀执行器10输出待测水阀4开度信号，待测水阀4动作。待测水阀4动作的同时开始计时，通过设备中部的量杯11计算通过待测水阀4单位时间的水的体积流量。读数时，将导水槽推上，将水导入量筒外的水槽里。结束计量后，清空量杯11内的存水，将接水盘12底部的泄水阀1113打开排出接水盘12内的存水。通过调节SGA24信号源，模拟输出不同的0-10V的电压信号即可实现待测阀门4不同开度下的流量特性。
实验结束后按下停机按钮SS，此时接触器KM断电，接触器KM主触点断开，水泵15停止运行。之后断开空气开关QF给系统断电。此外为了保证实验的安全，电路设置有过载保护功能。通过主电路中的继电器KH保护水泵的正常运行。当主电路中电流过高时，通过主电路中继电器KH使控制电路中的常开触点闭合，故障指示灯ΗΥ2亮，常闭触点断开，使控制电路中的接触器KM断电，进而使主电路中接触器KM主触点断开，水泵停止运行，最终起到保护水泵的作用。
权利要求1.简易水阀流量特性测试平台，包括简易压差稳定系统和水阀开度PID控制系统；其特征在于 在所述的简易压差稳定系统中通过支架(7)将上位水箱(2)与下位水箱(14)分别固定；下位水箱(14)内部放置水泵(15)，上位水箱⑵通过水箱隔板⑶将上位水箱(2)的下半部分隔为两部分，这两部分的上部相通；水泵(15)通过供水管(I)将下位水箱(14)中的水送至上位水箱(2)被水箱隔板(8)隔开的其中一部分，该部分通过水管与待测水阀(4)连接；上位水箱(2)通过水箱隔板(8)隔开的另一部分通过回水管 (3)与下位水箱(14)相连；待测水阀(4)下方放置用于测量单位时间内流经待测水阀(4)的水流量的量杯(11)；量杯(11)放置于用于盛放量杯(11)溢出的水的接水盘(12)中；接水盘(12)底部通过水管与下位水箱(14)连接，水管上设置有泄水阀11(13)； 所述的水阀开度PID控制系统由SGA24信号源(17)、PID调节仪(16)、水阀执行器(10)和待测水阀(4)依次连接。
专利摘要简易水阀流量特性测试平台，属于实验装置领域。包括简易压差稳定系统和水阀开度PID控制系统；在所述的简易压差稳定系统中上位水箱通过水箱隔板将上位水箱的下半部分隔为两部分；水泵通过供水管将下位水箱中的水送至上位水箱被水箱隔板隔开的一部分，该部分与待测水阀连接；另一部分的回水管与下位水箱相连；待测水阀下方放置量杯；量杯放置于接水盘中；接水盘底部与下位水箱连接，水管上设置有泄水阀II；所述的水阀开度PID控制系统由SGA24信号源、PID调节仪、水阀执行器和待测水阀依次连接。本平台可作教学演示，而且具有可操作性，能有效促进学生与其他实验者对影响水阀流量特性的因素的认识。
文档编号G09B15/02GK202383863SQ20112050035
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者孙育英, 李俊梅, 李春旺, 李炎锋, 王慧琛, 边江 申请人:北京工业大学