一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法与流程

1.本发明涉及模拟实验装置领域，尤其涉及一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法。


背景技术：

2.目前，在水利科研领域中经常需要开展河工缩尺模型实验，而在该实验中经常需要模拟泵站运行，研究其对周围水流、泥沙运动等影响。
3.而在缩尺模型实验中需要在模型上完全按照泵站结构，尤其是水泵结构进行缩尺制作，而现有技术下的无法实现，如完全按照泵站结构大小，则实验经费上也不允许。
4.综上所述，如果能有一种经济可行的模拟装置，其必须满足两个条件：一是流量精确可控；二是泵站进出口流态相似。所以河工缩尺模型的泵站模拟一直是水利科研领域的重大难点问题，迫切希望能够找到一个经济上可行、技术上可靠的模拟方法，一直是广大科研工作者的追求目标。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法，本发明能够在河工缩尺模型上模拟泵站运行对周围水流、泥沙运动等影响，且结构简单、造价低、流量精确可控。
6.本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法，其具体如下所述：
7.一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，包括潜水泵，其特征在于：
8.所述的潜水泵设置在一凹陷于地面的混凝土基座内的泵房里的泵仓上；
9.潜水泵通常为普通农用潜水泵即可，其选取依据主要考虑外形尺寸和额定流量，将其放置于泵房内的泵仓上。
10.所述的泵房为由有机玻璃板制成的透明的矩形腔体，泵房的长、宽尺寸跟据实际泵房的特征尺寸按照缩尺规则严格计算，而泵房的高度则由模型实际需要确定，且该泵房的上部为敞开式设计；
11.所述的泵房的一侧设置有位于水体的水位线以下的进水导管，泵房的另一侧则设置有出水导管；
12.所述的潜水泵通过泵仓将通过进水导管流入泵房的水泵入设置在泵房上方的流量控制系统并被其检测及控流，接着，水流通过该流量控制系统再流入位于出水导管上方的整流组件，最后经过出水导管返回水体。
13.根据本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其特征在于，所述的流量控制系统包括垂直管、弯管、水平管、直读式流量计、拱形管、阻力阀、整流组件连接管和连接管支撑架，其中，垂直管的下端与泵仓连通，垂直管的上端则设置有一90
°
的弯管，该弯管再连接了水平管的一端，直读式流量计则设置在该水平管上并监测流量，水平管的另一端
连接了一拱形管的一端，且在该拱形管上设置有阻力阀并调节流量，拱形管的另一端则与受到连接管支撑架支撑的整流组件连接管的一端连接，而该整流组件连接管的另一端则与整流组件连接。
14.流量控制系统的一端与潜水泵的泵仓出口相连，另一端则与整流组件相连，该流量控制系统的空间布置必须满足流量计的安装要求。
15.根据本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其特征在于，所述的垂直管、弯管、水平管及拱形管的管径相等，均为38～42mm。
16.根据本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其特征在于，所述的整流组件连接管为水平设置的管路，其管径与垂直管、弯管、水平管及拱形管的管径相等。
17.根据本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其特征在于，所述的整流组件包括整流室、整流管和整流孔板，其中，整流室设置在出水导管一端的上部，该整流室的上部通过垂直设置的整流管与整流组件连接管连接，整流室的下部与出水导管的连接处设置有整流孔板。
18.根据本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其特征在于，所述的整流管的管径与整流组件连接管的管径相等，且该整流管的上部设置有排气阀。
19.排气阀的作用是方便与外部的流量控制系统相连的整流管排净整流室内的空气。
20.根据本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其特征在于，所述的进水导管的进口位置和内部尺寸根据实际进口位置和特征尺寸按照缩尺规则严格计算确定，而出水导管的出口位置和内部尺寸则根据实际出口位置和特征尺寸按照缩尺规则严格计算确定。
21.一种用于缩尺模型实验的泵站模拟方法，基于上述的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其具体步骤如下所述：
22.1)启动：
23.关闭阻力阀并启动潜水泵；
24.2)初步调节：
25.缓慢打开阻力阀，将流量逐步增加值预定值附近；
26.3)排气：
27.开始运行后，整流室内会存有空气，打开整流管上部设置的排气阀，待整流室内空气排净以后再将排气阀关闭；
28.8.4)微调：
29.微调阻力阀，将流量调节到预定值，并记录直读式流量计的读数；
30.8.5)关停：
31.试验结束，停止潜水泵运行，并再次关闭阻力阀。
32.使用本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法获得了如下有益效果：
33.1.本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法其结构简单，造价低且操作简便；
34.2.本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法能有效地在河工缩尺模型上模拟泵站运行对周围水流、泥沙运动等影响，且通过阻力阀和直读式流量
计相互配合使得流量精确可控。
附图说明
35.图1为本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法的具体结构示意图。
36.图中：1-潜水泵，2-混凝土基座，3-泵房，3a-泵仓，3b-进水导管，3c-出水导管，4-水位线，a-流量控制系统，a1-包括垂直管，a2-弯管，a3-水平管，a4-直读式流量计，a5-拱形管，a6-阻力阀，a7-整流组件连接管，a8-连接管支撑架，b-整流组件，b1-整流室，b2-整流管，b3-整流孔板。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法做进一步的描述。
38.实施例
39.如图1所示，一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，包括潜水泵1，该潜水泵设置在一凹陷于地面的混凝土基座2内的泵房3里的泵仓3a上；
40.泵房3为由有机玻璃板制成的透明的矩形腔体，泵房的长、宽尺寸跟据实际泵房的特征尺寸按照缩尺规则严格计算，而泵房的高度则由模型实际需要确定，且该泵房的上部为敞开式设计；
41.本实施例中，泵房的尺寸为长875mm、宽度为240mm，高度为670mm，实际应用时，可不受制于实际泵房尺寸而进行调整。
42.泵房3的一侧设置有位于水体的水位线4以下的进水导管3b，泵房的另一侧则设置有出水导管3c；
43.潜水泵1通过泵仓3a将通过进水导管3b流入泵房3的水泵入设置在泵房上方的流量控制系统a并被其检测及控流，接着，水流通过该流量控制系统再流入位于出水导管3c上方的整流组件b，最后经过出水导管返回水体。
44.流量控制系统a包括垂直管a1、弯管a2、水平管a3、直读式流量计a4、拱形管a5、阻力阀a6、整流组件连接管a7和连接管支撑架a8，其中，垂直管的下端与泵仓3a连通，垂直管的上端则设置有一90
°
的弯管，该弯管再连接了水平管的一端，直读式流量计则设置在该水平管上并监测流量，水平管的另一端连接了一拱形管的一端，且在该拱形管上设置有阻力阀并调节流量，拱形管的另一端则与受到连接管支撑架支撑的整流组件连接管的一端连接，而该整流组件连接管的另一端则与整流组件b连接。
45.垂直管a1、弯管a2、水平管a3及拱形管a4的管径相等，均为38～42mm。
46.本实施例中，管径为40mm。
47.整流组件连接管a7为水平设置的管路，其管径与垂直管a1、弯管a2、水平管a3及拱形管a4的管径相等。
48.整流组件b包括整流室b1、整流管b2和整流孔板b3，其中，整流室设置在出水导管3c一端的上部，该整流室的上部通过垂直设置的整流管与整流组件连接管a7连接，整流室的下部与出水导管的连接处设置有整流孔板。
49.整流管b2的管径与整流组件连接管的管径相等，且该整流管的上部设置有排气阀(图中未示出)。
50.进水导管3b的进口位置和内部尺寸根据实际进口位置和特征尺寸按照缩尺规则严格计算确定，而出水导管3c的出口位置和内部尺寸则根据实际出口位置和特征尺寸按照缩尺规则严格计算确定。
51.本实施例中，进水导管的长度为60mm，进口位置和内部尺寸分别为220mm和55mm，而出水导管的长度300mm，其出口位置和内部尺寸分别为220mm和120mm。
52.一种用于缩尺模型实验的泵站模拟方法，基于上述的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置，其具体步骤如下所述：
53.8.1)启动：
54.关闭阻力阀a6并启动潜水泵1；
55.8.2)初步调节：
56.缓慢打开阻力阀，将流量逐步增加值预定值附近；
57.8.3)排气：
58.开始运行后，整流室b1内会存有空气，打开整流管b2上部设置的排气阀，待整流室内空气排净以后再将排气阀关闭；
59.8.4)微调：
60.微调阻力阀，将流量调节到预定值，并记录直读式流量计a4的读数；
61.8.5)关停：
62.试验结束，停止潜水泵运行，并再次关闭阻力阀。
63.本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法其结构简单，造价低且操作简便；本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法能有效地在河工缩尺模型上模拟泵站运行对周围水流、泥沙运动等影响，且通过阻力阀和直读式流量计相互配合使得流量精确可控。
64.本发明的一种用于缩尺模型实验的泵站模拟装置及泵站模拟方法适用于模拟泵站运行领域。