一种水击谐波的特性控制装置制造方法
【专利摘要】一种水击谐波的特性控制装置主要由动力源、水击谐波发生装置、水击谐波测试装置和水击谐波控制装置组成，其特征在于利用输流管道系统自身的结构特点，在输流管道的左端设置动力源，在输流管道的右端设置高频电磁阀，通过在输流管道的左端、中间和右端位置处分别设置振动传感器、加速度传感器和力传感器，经过数据采集装置采集输流管道在水击谐波作用下的振动幅值、频率和作用力；经过计算机的控制策略转换为水击谐波的幅值、频率和作用力，再根据实际工程对水击谐波的控制要求，输出控制信号PLC，进一步控制高频电磁阀的启闭动作，从而达到控制水击谐波的目的，实现输流管道系统中不可避免的水击现象进行定量分析和控制的效果。
【专利说明】一种水击谐波的特性控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水击谐波的特性控制装置，具体是通过传感器、数据采集器及控制装置等控制水击谐波的振幅及频率，从而获取水击谐波的特性，用于输流系统测试领域。
【背景技术】
[0002]输流管道中，由于阀门的启闭使液体的流速发生急剧的变化从而引起压强大幅度波动的现象被称为水击。水击的能量是以压力波的形式传播的，这种压力波也被称为水击波。阀门做有规律的高频率启闭时，管道中形成规律性的水击波，我们称为水击谐波。水击谐波理论是目前航空航天、石油化工、水利电力、液压传动等众多的工业领域中研究的前沿性课题。水击能够引起管道中压力的急剧变化而破坏输流管道，引起运行事故，而且输流管道网复杂，形成的水击波复杂多样，增加了研究难度。因此设计出一种测试水击波及水击谐波特性的装置具有非常重要的意义。
[0003]专利CN102162794A公开了一种乳化油液的水击谐波破乳测试方法与装置，主要包括:与待测试乳化油液中水滴运动轨迹的透明水击谐波破乳罐体与图像采集装置，所述图像采集装置处设置有带动所述图像采集装置做前后、左右和上下三维方向往复运动的传动与定位装置，所述的待测试乳化油液的透明罐体一侧设置有提供动力的驱动装置以及在线水分测定仪，另一侧设置有用于对待测试乳化油液的水滴进行提供水击谐波作用力的启闭装置和在线水分测定仪，以及用于控制处理所述驱动与传动装置和启闭装置工作的数据采集、处理系统与控制系统，可以实时采集破乳过程中水滴的运动形态，实现自动化处理。该装置只是运用到了水击谐波的特性，并没有具体说明水击谐波的产生过程，也没有阐述具体的控制系统控制水击谐波。
[0004]水击谐波是由管道中液体流速发生急剧变化时产生的，一般由阀门的启闭引起，是自身的能量的变化，不需要外加能量，通过设计一种水击谐波的测试装置测试水击谐波的物理特性并通过反馈控制系统控制水击谐波的产生，将水击谐波运用到工程应用中具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0005]为了 了解水击谐波的物理特性，防止水击波对输流管道的危害并更好的利用水击谐波理论，本发明提出了一种水击谐波的特性控制装置，为进一步的了解和利用水击谐波提供可靠的支撑。
[0006]一种水击谐波的特性控制装置主要由动力源、水击谐波发生装置、水击谐波测试装置和水击谐波控制装置组成，其特征在于利用输流管道系统自身的结构特点(即有动力源产生流体流动的压力或流速、有控制压力或流速的控制装置以)，在输流管道的左端设置动力源，在输流管道的右端设置高频电磁阀，通过在输流管道的左端、中间和右端位置处分别设置振动传感器、加速度传感器和力传感器，经过数据采集装置采集输流管道在水击谐波作用下的振动幅值、频率和作用力；经过计算机的控制策略转换为水击谐波的幅值、频率和作用力，再根据实际工程对水击谐波的控制要求，输出控制信号PLC，进一步控制高频电磁阀的启闭动作，从而达到控制水击谐波的目的，实现输流管道系统中不可避免的水击现象进行定量分析和控制的效果。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种水击谐波的特性控制装置主要由动力源、水击谐波发生装置、水击谐波测试装置和水击谐波控制装置组成；所述的动力源主要由油箱、过滤器、油泵截止阀1、截止阀2和蓄能器组成，其特征在于利用截止阀I和截止阀2的相互配合实现油泵向蓄能器充压以及利用蓄能器输送油液，以避免油泵的油泵的旋转振动对水击谐波产生影响；打开截止阀2，关闭截止阀1，使液体通过油泵的作用进入蓄能器充压，然后关闭截止阀2，打开截止阀1，利用蓄能器向输流管道中输送油液。
[0008]所述的水击谐波发生装置主要由输流管道、高频电磁阀组成；其特征在于:通过高频电磁阀的的启闭动作实现输流管道内油液的流速发生变化，弓I起高频电磁阀的进油口处产生水击，所述的水击作为水击入射波在输流管道内进行逆油液流动方向传播，到达输流管道的左端后形成水击反射波，从而随着高频电磁阀的不断启闭动作，多个水击入射波和水击反射波相互叠加，在输流管道中形成水击谐波。
[0009]所述的水击谐波测试装置主要由振动传感器、加速度传感器、力传感器、数据采集装置和计算机组成，其特征在于通过测得振动传感器测试输流管道的振动频率，通过加速度传感器测试输流管道的振动幅值，通过力传感器测试输流管道的振动作用力，将这3个传感器的输出量输入到数据采集装置中进行数模转换、放大、滤波等处理后进入计算机；由于所述的3个传感器测试的数值是输流管道内油液和输流管道自身的耦合振动信号，因而在计算机内设置提取油液水击谐波的频率、幅值和作用力的控制策略，根据实际工程对水击谐波的控制要求，可获得油液的水击谐波物理特性与控制要求的差值。
[0010]所述的水击谐波控制装置主要由PLC、电液比例控制器组成；其特征在于根据所述的水击谐波测试装置获得的油液的水击谐波物理特性与控制要求的差值输出控制信号，驱动PLC产生相应的动作，继而通过电液比例控制器控制高频电磁阀的启闭动作的快慢，使输流管道中产生水击谐波的特性(频率、幅值和作用力)发生变化，同时形成了水击谐波特性的闭环控制系统，最终实现控制形成的水击谐波特性，达到控制和利用水击谐波特性的目的。
[0011]本发明的有益效果是，利用水击谐波测试装置控制水击谐波的产生并测试水击谐波的物理特性，为控制和利用水击谐波做前期基础；可以在测试过程中利用截止阀I和截止阀2的相互配合实现油泵向蓄能器充压以及利用蓄能器输送油液，以避免油泵的油泵的旋转振动对水击谐波产生影响；可以实时采集水击谐波的特性，通过数据采集装置输入到计算机，再通过控制策略输出控制信号给PLC，形成闭环控制系统，实现自动化处理，减小人为因素对系统的影响，测试结果可靠性高，且结构简单，实现控制形成的水击谐波特性，达到控制和利用水击谐波特性的目的。
[0012]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明的结构示意图，也是一种实施例的结构示意图。
[0013]图2是图1中水击谐波发生装置中高频电磁阀的启闭动作示意图。
[0014]图中I—截止阀1，2—截止阀2，3—蓄能器，4——油泵，5——过滤器，6——油箱，7——振动传感器，8——数据采集装置，9——计算机，10——加速度传感器，11——PLC, 12——电液比例控制器，13——力传感器，14——高频电磁阀，15——输流管道。
[0015]【具体实施方式】:
下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。
[0016]如图1所示的实施例，首先打开截止阀2，关闭截止阀1，油箱6中的油液通过油泵4输送到蓄能器3中储存，待蓄能器3被充满后关闭油泵4同时关闭截止阀2，避免油泵的旋转振动影响本发明装置的测试、控制结果。然后打开截止阀1，蓄能器3作为动力源，把油液输送到输流管道15中，进入高频电磁阀14，通过电磁阀14的启闭作用在输流管道15中形成水击谐波。
[0017]水击谐波的具体产生过程为:如图2所示的实施例，高频电磁阀14的阀芯快速移动即高频电磁阀14的高频启闭，高频电磁阀14的阀芯向下移动，此时高频电磁阀14的入口 P和出口 T连通，高频电磁阀14处于开启状态，油路畅通；高频电磁阀14的阀芯向上移动后，高频电磁阀14的入口 P被阀芯堵住，此时高频电磁阀14处于关闭状态，油路被阻断，油液的流速发生急速变化从而产生一次水击波，所述的水击作为水击入射波在输流管道15内进行逆油液流动方向传播，到达输流管道15的左端后形成水击反射波，从而随着高频电磁阀14的不断启闭动作,多个水击入射波和水击反射波相互叠加,在输流管道中形成水击谐波。
[0018]产生水击谐波后利用振动传感器7、加速度传感器10和力传感器13采集水击谐波的振幅、频率及作用力的数值并通过数据采集装置8和计算机9将处理后的控制信号反馈给PLC11，再通过PLCll和电液比例控制器12调整高频电磁阀14的启闭动作的快慢以达到输流管道15中产生一定的水击谐波的目的。
【权利要求】
1.一种水击谐波的特性控制装置主要由动力源、水击谐波发生装置、水击谐波测试装置和水击谐波控制装置组成，其特征在于利用输流管道系统自身的结构特点，在输流管道的左端设置动力源，在输流管道的右端设置高频电磁阀，通过在输流管道的左端、中间和右端位置处分别设置振动传感器、加速度传感器和力传感器，经过数据采集装置采集输流管道在水击谐波作用下的振动幅值、频率和作用力；经过计算机的控制策略转换为水击谐波的幅值、频率和作用力，再根据实际工程对水击谐波的控制要求，输出控制信号PLC，进一步控制高频电磁阀的启闭动作，从而达到控制水击谐波的目的，实现输流管道系统中不可避免的水击现象进行定量分析和控制的效果。
2.根据权利要求1所述的一种水击谐波的特性控制装置，所述的水击谐波测试装置主要由振动传感器、加速度传感器、力传感器、数据采集装置和计算机组成，其特征在于通过测得振动传感器测试输流管道的振动频率，通过加速度传感器测试输流管道的振动幅值，通过力传感器测试输流管道的振动作用力，将这3个传感器的输出量输入到数据采集装置中进行数模转换、放大、滤波等处理后进入计算机。
3.根据权利要求1所述的一种水击谐波的特性控制装置，所述的水击谐波控制装置主要由PLC、电液比例控制器组成；其特征在于根据所述的水击谐波测试装置获得的油液的水击谐波物理特性与控制要求的差值输出控制信号，驱动PLC产生相应的动作，继而通过电液比例控制器控制高频电磁阀的启闭动作的快慢，使输流管道中产生水击谐波的特性(频率、幅值和作用力)发生变化，同时形成了水击谐波特性的闭环控制系统，最终实现控制形成的水击谐波特性，达到控制和利用水击谐波特性的目的。
【文档编号】F17D5/00GK103759140SQ201410004949
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】陈彬, 刘阁 申请人:重庆工商大学