一种波浪水槽自动加风装置的制作方法

本发明涉及一种波浪水槽，具体是一种波浪水槽的自动加风装置。

背景技术：

在海岸与海洋工程的实验领域中，风力作为施加在海工工程结构上的重要负载，加风模拟的准确性非常重要。常规建筑加风实验一般在风洞中进行，风洞作为一个固定的特殊装置，其风向及风速大小恒定可控。而海工波浪类加风实验，一般在波浪水槽或者港池中进行，并且其风向及强度不断变化。

目前的加风装置已实现恒定加风，具体方式是通过变频器带动风机实现，由人工手动调节输出频率实现风速大小的变化，可满足一般的海工实验需求；而在更进一步的研究中上述加风装置还存在一定的不足，无法适用在风速风向的变化、风场分布有更高定量要求的海工实验中。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种波浪水槽自动加风装置，该装置应能实现自动加风的特点，并能输出不同风谱。

本发明的技术方案是：

一种波浪水槽自动加风装置，其特征在于：该装置包括设置在波浪水槽上方的风机、连接风机的变频器、设置在波浪水槽中的若干风速传感器、连接变频器与风速传感器的工控机；

所述风机位于波浪水槽的造波机和试验段之间，风机的进风口面向造波机并且出风口面向试验段，风机的出风口还通过缓坡导风罩伸入波浪水槽的试验段中，缓坡导风罩的出口底部还设有导风板。

所述风机与波浪水槽之间以及风机与缓坡导风罩之间均通过支架连接。

所述工控机与变频器之间以及工控机与风速传感器之间通过无线通信。

所述导风板的一端可转动地铰接在缓坡导风罩的出口底部，导风板的另一端通过铁链悬挂在波浪水槽中。

所述波浪水槽的试验段顶部设有盖板。

所述变频器的输入端和输出端设有电源滤波器。

所述风机的进风口设有过滤网。

本发明的有益效果是：

本发明可实现自动加风以及输出不同风谱，通过无线方式实时监测风速及风机变频器的运行状态，实验人员远程监控各项运行参数，可准确地测量风速值，确保实现精确加风，加风方式灵活贴近实际，保养维护也非常方便，因而能够提高实验效率，为定量化研究提供基础。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是图1中风机与缓坡导风罩的主视结构示意图。

图3是图1的左视结构示意图。

图4是本发明中柔性法兰的放大结构示意图。

图5是本发明的控制原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，一种波浪水槽自动加风装置，包括风机3、变频器、风速传感器、工控机。

所述风机采用大功率变频调速风机。所述风机设置在波浪水槽1的造波机和试验段之间并且靠近造波机一侧(图1中，波浪水槽的右侧为造波机且左侧为试验段)，风机的进风口面向造波机，风机的出风口面向试验段。

所述风机的进风口设置过滤网5，可以避免杂物被吸入风机造成风机损伤，风机的出风口设置缓坡导风罩3，缓坡导风罩倾斜向下伸入波浪水槽的试验段中，保证风机产生的气流传至试验段时已经趋于稳定均匀。该缓坡导风罩采用小角度渐缓式设计，缓坡角度经过风力学计算(缓坡角度随着气流方向逐渐增大)，即可保证出风量又综合考虑气流对波浪的影响。所述波浪水槽的试验段中还设置若干风速传感器(图中省略)，可以实时监控试验段不同位置的风速。

所述波浪水槽的试验段顶部设置盖板4，盖板与缓坡导风罩连接，使得波浪水槽的试验段形成一个四周封闭的风道，风机产生的气流通过缓坡导风罩进入风道中，达到为试验段加风的目的。

所述缓坡导风罩的出口底部设置可调节的导风板31，导风板的一端可转动地铰接在缓坡导风罩的出口底部，导风板的另一端配有铁链并且通过铁链32悬挂在波浪水槽中，调节铁链长度可改变导风板的倾斜角度。

所述风机与波浪水槽之间以及风机与缓坡导风罩之间均通过支架连接。所述支架是在波浪水槽的顶部设置钢质支撑架(钢质支撑架往下伸展并且直接固定在地面；图中省略)，风机的外壳上安装大小匹配的钢质托持架，钢质托持架通过大口径螺丝固定在钢质支撑架上，并配上采用硬树胶制作的螺丝垫片，可在保证刚性的同时减少震动，避免因风机震动导致波浪水槽的两侧玻璃损坏；所述风机与缓坡导风罩之间采用可伸缩的柔性法兰21(如图4所示：柔性法兰采用橡胶材质制作，两端为接头21-1，波纹管部位装有弹簧加强,21-2；可外购获得)连接，进一步过滤隔离风机震动。

所述风机通过动力电缆连接变频器，变频器安装在专用的变频器控制柜中，变频器控制柜布置在风机附近的边墙上，距离不宜太远(以十米内为宜)以避免动力传输损失。所述变频器用于对风机变频调速，变频器采用三菱f系列(专为风机设计的大功率变频器)，通过改变风机转速达到调节输出风量的目的。所述变频器的输入端和输出端均设置电源滤波器，用于防止变频器工作时的高频干扰信号污染试验室电源并影响其他精密仪器的运行。

所述工控机布置在方便操作和观察的控制室内。所述工控机通过无线方式与变频器及风速传感器进行通信，可以省去布线麻烦，使得仪器布置更加灵活。所述工控机上配有无线发射接收模块，风速传感器上配有无线发射模块，变频器上配有无线接收模块。

所述工控机作为上位机，不设置plc或者pid调节器之类的中间环节，而是通过控制软件(加风控制程序)直接控制变频器工作，控制软件采用c#编写(由普通软件技术人员编写)，其中的控制算法采用增量式pid算法，界面可实时显示风速，同时可存储风速数据，控制软件通过实时反馈的风速控制风机运转。

试验开始时，先启动变频器，再检查风机的进风口与出风口(是否有异物覆盖)，并打开风速传感器，然后在工控机上启动加风控制程序，输入所需的风速值以及较小的变频器控制频率，工控机就可根据设定要求加风控制程序会根据传感器传回的数值自动改变控制频率，从而实现恒定风速。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种波浪水槽。目的是提供一种波浪水槽自动加风装置，该装置应能实现自动加风的特点，并能输出不同风谱。技术方案是：一种波浪水槽自动加风装置，其特征在于：该装置包括设置在波浪水槽上方的风机、连接风机的变频器、设置在波浪水槽中的若干风速传感器、连接变频器与风速传感器的工控机；所述风机位于波浪水槽的造波机和试验段之间，风机的进风口面向造波机并且出风口面向试验段，风机的出风口还通过缓坡导风罩伸入波浪水槽的试验段中，缓坡导风罩的出口底部还设有导风板。

技术研发人员：王永举;邵杰;赵鑫;黄世昌;董伟良;许政;梁斌
受保护的技术使用者：浙江省水利河口研究院
技术研发日：2018.09.28
技术公布日：2019.02.15