专利名称：用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽。
背景技术：
试验水槽是水力学及河流动力学开展研究的重要试验方法设施 之一，试验水槽已有近百年的历史。水槽试验研究的成果质量与试验 水槽的控制精度和测量精度密切相关，因此试验水槽的控制方式和控 制精度以及测量的仪器设备也都在不断的改进和提高中。目前试验水 槽控制方面所涉及的仪器设备有离心水泵、电磁流量计、电动调节阀、 自动水位计及含沙量测量与控制设备等。测量方面所涉及的仪器设备 与研究内容相关，但主要的有流速测量、水位测量、含沙量测量，地 形测量等等。要提高水槽试验的试验质量，提高试验水槽的控制精度 十分重要。
目前的水槽试验只能开展单一功能的试验，水槽控制既麻烦，控 制精度也不高。现有的不含供沙系统的试验水槽主要由供水部分和流 量控制部分及水位控制部分组成。供水部分包括供水水泵、工作水池、 回水渠等。流量控制部分包括电磁流量计、电动调节阀、配套的控制 和显示仪表及相应的流量控制软件。水位控制部分包括水位测针、自 动水位计、电动尾门和相应的水位控制软件。控制次序通常是先启动 水泵，然后调节流量，流量调整稳定后通过调节尾门控制试验水位。
控制工艺流程是(真空泵—)离心水泵—(供水)—电磁流量计— 电动阀门—(控制水槽流量)—尾门水位计—尾门—(控制水槽水位)—回水渠—工作水池，研究泥沙运动规律时再增加相应的供沙系统。 由上可见各个组成部分相互独立，互不相干。进行水槽试验时，使用 人员常感到控制不便，水槽试验的精度也难以进一步提高(如图3、 图4所示)。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一 种水力学和河流动力学的双向试验水槽。本发明充分利用了最新科技 进步成果，采用了刚面世不久的双向轴流水泵和双向电;兹流量计。同 时采用新的控制流程取代目前现有的控制工艺流程，用整体控制的方 法实现功能完善、操作方便、计算机自动控制的多功能试验水槽。
本发明的目的是通过如下措施来达到的用于水力学和泥沙动力 学的双向试验水槽，它包括水槽，在水槽的两端有对称的进出水口， 其特征在于有过渡段与进出水口相通，在过渡段之间有主管道，所述 的主管道上间隔安装有双向轴流水泵、电动调节阀和双向电》兹流量 计，驱动水泵的电动机由变频调速器控制。
在上述技术方案中，在所述的主管道的电动调节阀和双向电石兹流 量计段旁安装有小口径旁路通道，所述的小口径旁路通道上安装有小 口径的电动调节阀和双向电磁流量计。
在上述技术方案中，在所述在进出水口上安装有排空阀门。
在上述技术方案中，在所述双向轴流水泵的输入口和输出口两端 并联设置有循环管道，在循环管道上安装有电动调节阀。
本发明用于水力学和河流动力学的双向试验水槽具有如下优点 ①、本发明采用最小循环系统设计思想，能够做到环保。因为进行河 流动力学方面的研究时，经常开展各种模型沙的试验，不同材质的模型沙可能会互相影响，往往做完一种材质的模型沙，就需要对系统的 全部水体进行更换，因此系统的总体水量小，就可以减小排放，减小 浪费。②、本发明采用最小循环系统，能够做到节能。能将水体所需 的提升高度减到最小，水泵驱动水体运动除了输水通道的阻力损耗没 有额外的能量消耗。因此本发明的水槽比现有的同规格的试验水槽节 能数倍以上。这体现在两个方面， 一个是总功率方面，比如，最大流
量为2400m7h时，常规设计要用3台流量为800m7h,扬程为12米 一15米，功率为45kw—55kw的离心泵，建一个泵房和工作水池，本 发明所建水槽仅用1台流量为2400mVh,扬程为2. 8米一3. 3米，功 率为37-45kw的轴流泵。另一个是控制方法方面，目前的常规设计是 按前面所述的供水部分和流量控制部分各自独立考虑，流量控制部分 没有考虑减小水泵水头损失的措施。使得水泵所需扬程加大，造成额 外能量损耗。③、本发明的双向试验水槽可不单独修建供水泵房，取 消工作水池和回水渠，可以减少试验水槽的建设工程费用。
图1为本发明试验水槽的侧面结构剖视图。 图2为本发明试验水槽的结构俯视图。 图3为现有试验水槽的侧面结构剖视图。 图4为现有试验水槽的结构俯视图。
图中1.双向轴流泵，2.电动调节阀，3.双向电石兹流量计，4.小口 径旁路通道，5.循环管道，6.主管道，7.排空阀，8.水槽，9.进出水 口， 10.过渡l殳，11.电动才几，12.离心泵，13.工作水池，14.回水水渠，15. 尾门。图中箭头方法表示水流方向。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本 发明的限定，1文作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加 清楚和容易理解。
参阅图l、图2可知本发明用于水力学和泥沙动力学的双向试 验水槽，它包括水槽8，在水槽8的两端有进出水口 9,进出水口(9) 的形状不限于本附图中的圆形，也应包括矩形等，有过渡段10与进 出水口9相通，在过渡段10之间有主管道6，所述的主管道6上间 隔安装有双向轴流泵1、电动调节泵2和双向电石兹流量计3。在主管 道6的电动调节阀和双向电石兹流量计^:旁安装有小口径旁^各通道4, 小口径旁路通道4上安装有同样小口径的电动调节阀2和双向电磁流 量计3 (可调节主管道的水量和流速)。在进出水口 9上安装有排空 阀门7 (主要用于排空水槽里的水)。水泵的输入口和输出口两端并 联设置有循环管道5，在循环管道5上安装有电动调节阀2 (有调节 水流有作用)。
本发明用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽具有如下特点 l.采用封闭连续最小循环系统设计；2.双向对称；3.在双向轴流泵进 出口之间设置一条循环通道；4.在主要流量计和阀门通道的旁边，设 置一条有小口径流量计和阀门的小口径旁路通道(如图1、图2所示)。
封闭连续最小循环系统是指当水泵、阀门等可调设备状态不变 时，系统总水量的变化将直接影响水槽试验段水位和流速。水泵进出 口两端并联设置的循环通道是指在控制流量时，可以通过变频器调节 水泵出力及调节循环通道阀门的开度大小达到控制流量的目的。
本发明是一个封闭连续循环系统，将原有的控制工艺流程做了改 变，简单说就是先向封闭的水槽注水，达到试验的水位后，停止注水， 这时封闭系统内的水量是恒定不变的，水槽两端的联通管道之间设有
6一台双向轴流泵，当轴流泵驱动水体朝一个方向流动时，水槽中的水 体也开始朝一个方向流动，整个系统的水体参与循环流动。由于采用 了双向轴流泵和双向电;兹流量计，在设计时考虑了对称性，使得该试 —验水槽具有可以开展恒定流、非恒定流、单向流、双向流、清水和浑
水试验的多种功能。
权利要求
1、用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽，它包括水槽(8)，在水槽(8)的两端有对称的进出水口(9)，其特征在于有过渡段(10)与进出水口(9)相通，在过渡段(10)之间有主管道(6)，所述的主管道(6)上间隔安装有双向轴流水泵(1)、电动调节阀(2)和双向电磁流量计(3)，驱动水泵的电动机(11)由变频调速器控制。
2、 根据权利要求1所述的用于水力学和泥沙动力学的双向试验 水槽，其特征在于在所述的主管道(6)的电动调节阀(2)和双向电磁流 量计(3)段旁安装有小口径旁路通道(4)，所述的小口径旁路通道(4) 上安装有小口径的电动调节阀(2)和双向电石兹流量计(3)。
3、 根据权利要求1所述的用于水力学和泥沙动力学的双向试验 水槽，其特征在于在所述在进出水口 (9)上安装有排空阀门(7)。
4、 根据权利要求1或2所述的用于水力学和泥沙动力学的双向 试验水槽，其特征在于在所述双向轴流水泵(l)的输入口和输出口两 端并联设置有循环管道(5),在循环管道(5)上安装有电动调节阀(2)。
全文摘要
用于水力学和泥沙动力学的双向试验水槽，它包括水槽(8)，在水槽(8)的两端有对称的进出水口(9)，有过渡段(10)与进出水口(9)相通，在过渡段(10)之间有主管道(6)，主管道(6)上间隔安装有双向轴流水泵(1)、电动调节阀(2)和双向电磁流量计(3)，驱动水泵的电动机(11)由变频调速器控制。本发明克服了现有的试验水槽各个组成部分相互独立，互不相干。进行水槽试验时，使用人员常感到控制不便，水槽试验的精度也难以进一步提高的缺点。本发明采用最小循环系统设计思想，系统的总体水量小，可以减小排放，减小浪费。
文档编号G01M10/00GK101561345SQ20091006223
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者胡向阳, 范北林, 明 许, 马志敏 申请人:长江水利委员会长江科学院