一种管道引调水水力运行特性的演示系统

本技术属于水力学模拟试验设备，特别涉及一种管道引调水水力运行特性的演示系统。

背景技术：

1、管道输水作为一种快捷、高效的输水方式，其在解决水资源的不均匀分配问题上起到重要作用；管道输水由于密封性好，输水过程中仅管身和接口处存在少量渗漏，水资源几乎无蒸发也不会被污染；同时，输水管道常铺设在地下，大大节省了土地资源，且受外接自然因素的影响较小，使用寿命长。

2、由于输水管道的设计长度较大且沿线地形复杂，长距离的输水管道在建设过程中不可避免地会出现地形变化的问题；由于地形变化导致输水管道内往往会出现非满管流的现象，而现有的水力模拟试验中，无法实现对管道非满管流状态的模拟，进而难以真实获取管道非满管流运行状态下的能量损失，增加了管道运行的控制难度。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种管道引调水水力运行特性的演示系统，以解决现有的水力模拟试验中，无法实现对管道非满管流状态的模拟，进而难以真实获取管道非满管流运行状态下的能量损失，增加了管道运行的控制难度的技术问题。

2、为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、本实用新型提供了一种管道引调水水力运行特性的演示系统，包括水箱、水平输水管段、竖直输水管段、w型管段、竖直回水管段、第一闸阀、水泵、流量计、压差计、通讯模块、数据转换模块及显示模块；

4、所述水箱为顶部开口的箱体结构，所述水箱的侧壁底端设置有出水口，所述水平输水管段的一端与所述出水口相连，所述水平输水管段的另一端与所述竖直输水管段的底端相连；所述竖直输水管段的顶端与所述w型管段的一端相连，所述w型管段的另一端与所述竖直回水管段的顶端相连，所述竖直回水管段的底端与所述水箱的顶部开口连通；其中，所述w型管段竖直设置，所述w型管段中设置有两个顶端弯折点和两个底端弯折点；

5、所述第一闸阀、所述水泵及所述流量计依次设置在所述水平输水管段上，所述压差计设置在所述w型管段的两个底部弯折点之间；所述流量计的输出端及所述压差计的输出端与所述通讯模块的输入端均相连，所述通讯模块的输出端与所述数据转换模块的输入端相连，所述数据转换模块的输出端与所述显示模块的输入端相连。

6、进一步的，还包括第一空气阀及第二空气阀；所述第一空气阀设置在所述w型管段的其中一个顶端弯折点处，所述第二空气阀设置在所述w型管段的另一个顶端弯折点处。

7、进一步的，还包括支路管段；所述支路管段的一端与所述水平输水管段相连，所述支路管段的另一端与所述水箱的顶部开口连通；其中，所述支路管段与所述水平输水管段的连接点位于所述第一闸阀与所述流量计之间。

8、进一步的，还包括第二闸阀；所述第二闸阀设置在所述支路管段上。

9、进一步的，所述通讯模块采用485通讯模块，所述数据转换模块采用四路模拟量输入输出模块，所述显示模块采用mcgs触摸屏。

10、进一步的，所述水平输水管段、所述竖直输水管段、所述w型管段及所述竖直回水管段均采用upvc材质管道。

11、进一步的，所述水平输水管段与所述竖直输水管段之间、所述竖直输水管段与所述w型管段之间以及所述w型管段与所述竖直回水管段之间均采用90°弯管相连。

12、进一步的，还包括电源模块；所述电源模块与所述压差计、所述通讯模块、所述数据转换模块及所述显示模块均相连。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

14、本实用新型提供了一种管道引调水水力运行特性的演示系统，将水平输水管段、竖直输水管段、w型管段及竖直回水管段依次相接后与水箱相连，实现对不同地形条件下铺设的输水管道的真实模拟，满足对输水管道的非满管流状态进行模拟，并能够满足循环试验的要求；通过设置流量计及压差计，实现对管道内水流的流量数据及压差数据的监测及显示，确保对管道非满管流程度的真实反映，并为管道非满管流及糙率变大运行状态的识别与诊断提供数据基础，便于真实获取管道非满管流运行状态下的能量损失，大大降低了管道运行的控制难度。

15、进一步的，通过在w型管段的顶端弯折点处设置空气阀，实现通过空气阀调节管内压力状况，进而实现对管道工作状态的调节，满足不同演示试验的要求。

16、进一步的，通过设置支路管段，利用支路管段的分流作用，降低了由于水泵出口流量过大引起的试验误差，便于管道内非满管流状态的产生。

17、进一步的，水平输水管段、竖直输水管段、w型管段及所述竖直回水管段均采用upvc材质管道，满足可视化的演示要求。

18、进一步的，所述水平输水管段与所述竖直输水管段之间、所述竖直输水管段与所述w型管段之间以及所述w型管段与所述竖直回水管段之间均采用90°弯管相连，降低了管道弯折处的水流能量损失，确保了试验结构的精确性。

技术特征：

1.一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，包括水箱(1)、水平输水管段(2)、竖直输水管段(3)、w型管段(4)、竖直回水管段(5)、第一闸阀(6)、水泵(7)、流量计(10)、压差计(11)、通讯模块(14)、数据转换模块(15)及显示模块(16)；

2.根据权利要求1所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，还包括第一空气阀(12)及第二空气阀(13)；所述第一空气阀(12)设置在所述w型管段(4)的其中一个顶端弯折点处，所述第二空气阀(13)设置在所述w型管段(4)的另一个顶端弯折点处。

3.根据权利要求1所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，还包括支路管段(8)；所述支路管段(8)的一端与所述水平输水管段(2)相连，所述支路管段(8)的另一端与所述水箱(1)的顶部开口连通；其中，所述支路管段(8)与所述水平输水管段(2)的连接点位于所述第一闸阀(6)与所述流量计(10)之间。

4.根据权利要求3所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，还包括第二闸阀(9)；所述第二闸阀(9)设置在所述支路管段(8)上。

5.根据权利要求1所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，所述通讯模块(14)采用485通讯模块，所述数据转换模块(15)采用四路模拟量输入输出模块，所述显示模块(16)采用mcgs触摸屏。

6.根据权利要求1所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，所述水平输水管段(2)、所述竖直输水管段(3)、所述w型管段(4)及所述竖直回水管段(5)均采用upvc材质管道。

7.根据权利要求1所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，所述水平输水管段(2)与所述竖直输水管段(3)之间、所述竖直输水管段(3)与所述w型管段(4)之间以及所述w型管段(4)与所述竖直回水管段(5)之间均采用90°弯管相连。

8.根据权利要求1所述的一种管道引调水水力运行特性的演示系统，其特征在于，还包括电源模块(17)；所述电源模块(17)与所述压差计(11)、所述通讯模块(14)、所述数据转换模块(15)及所述显示模块(16)均相连。

技术总结
本技术公开了一种管道引调水水力运行特性的演示系统，包括水箱；所述水箱的侧壁底端设置有出水口，水平输水管段的一端与出水口相连，水平输水管段的另一端与竖直输水管段的底端相连；竖直输水管段的顶端与W型管段的一端相连，W型管段的另一端与竖直回水管段的顶端相连，竖直回水管段的底端与水箱的顶部开口连通；其中，W型管段竖直设置，W型管段中设置有两个顶端弯折点和两个底端弯折点；第一闸阀、水泵及流量计依次设置在水平输水管段上，压差计设置在W型管段的两个底部弯折点之间；本技术实现对管道内水流的流量数据及压差数据的监测及显示，确保对管道非满管流程度的真实反映，为管道非满管流运行状态的识别与诊断提供数据基础。

技术研发人员：董怡乐,杨振东,常骥,陈浩天,花静怡
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：20230310
技术公布日：2024/1/14