一种滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统的制作方法

本实用新型涉及滴灌技术领域，特别涉及一种滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统。

背景技术：

在地形起伏的丘陵地区及长支管铺设条件下，高程变化及水利摩阻损失导致滴灌系安全性和灌水均匀性得不到保障。为解决上述问题，在毛管入口安装压力调节器、流量调节器是必要的。

由于各压力/流量调节器实际使用工况很可能不同，且各产品之间存在不可避免的制造偏差问题，所以，在实际系统中进行批量产品的性能中试是十分必要的。然而，目前的压力/流量调节器性能测试手段主要是对批量生产的产品进行单个样品的抽样检测，该测试条件下压力/流量调节器下游连接的并非真实的毛管，且忽略了并联使用的压力/流量调节器之间可能造成的联动影响。故，进行压力/流量调节器田间中试考核是必要的。

在实际的大田滴灌系统进行压力/流量调节器田间性能中试，存在操作不便，代表性差等问题。

性能中试需测试，相邻毛管压力/流量调节器间不同压力差，毛管压力/流量调节器下游连接不同类型、长度的毛管条件下，不同首部压力下的各毛管压力/流量调节器进出口压力值及过流量值。

综上所述，现有的压力/流量调节器测试方法与测试系统不能代替在系统尺度下多个样品的性能中试，无法对实际滴灌系统安装压力/流量调节器后，系统安全性、灌水均匀性进行评估。而实际的灌溉系统又难以轻易变更管网布置方式，以实现在不同工况条件下的多个样品性能中试。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种对压力/流量调节器在不同工况下进行系统尺度的性能测评的方法，并提供了相应的易于规划布置，占地面积小却可代表不同实际工况条件的管网布置系统，以实现压力/流量调节器在系统尺度下的性能中试。性能中试需测试，相邻毛管压力/流量调节器间不同压力差，毛管压力/流量调节器下游连接不同类型、长度的毛管条件下，不同首部压力下的各毛管压力/流量调节器进出口压力值及过流量值。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统，包括：首部系统、支管单元和多个测试小区；

每个所述测试小区均包括测量单元和流量单元；

所述首部系统的出水口连接于所述支管单元的进水口，所述支管单元的多个支管三通出水口与多个所述测量单元的测量单元进水口一一对应连接，所述测量单元用于同待测压力/流量调节器配合，所述测量单元的测量单元出水口连接于所述流量单元，所述流量单元能够模拟工况。

优选的，所述首部系统包括：水箱、回水管、分干管、第一阀门和第二阀门；

所述回水管和所述分干管的进水口均连接于所述水箱，所述回水管的出水口连接于所述水箱，所述第一阀门设置于所述回水管，所述分干管的所述出水口连接于所述支管单元的所述进水口，所述第二阀门设置于所述分干管。

优选的，所述支管单元还包括串联于所述进水口的多个支管三通，所述支管三通的所述支管三通出水口与所述测量单元进水口连接；

所述支管单元还包括若干个设置在相邻所述支管三通之间的支管阀门。

优选的，所述测量单元还包括依次串联在所述测量单元进水口和所述测量单元出水口之间的流量计、测压力/流量调节器进口压力的压力表和测压力/流量调节器出口压力的压力表，所述测压力/流量调节器进口压力的压力表和所述测压力/流量调节器出口压力的压力表之间用于连接所述待测压力/流量调节器。

优选的，所述流量单元包括流量单元进水口、辅管、球阀和毛管；

所述辅管的进口连接于所述流量单元进水口，多条所述毛管与所述辅管的多个出口一一对应连接，所述球阀设置于所述毛管。

优选的，各所述毛管的铺设长度一致；或者，

各所述毛管的铺设长度随距所述首部系统由近到远而逐渐变短；或者，

各所述毛管的铺设长度随距所述首部系统由近到远而逐渐变长。

优选的，所述流量单元包括毛管、第一弯头和测毛管末端压力的压力表，多条所述毛管由所述第一弯头首尾连接，所述测毛管末端压力的压力表连接于末端所述毛管的出口。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统，首次提出了利用小型测试系统模拟压力/流量调节器在田间滴灌系统中的性能的考核方法与测试系统，该测试系统测试规模小，占地面积小，可模拟考核田间多种工程方案，代表性强，对于压力/流量调节器的产业化生产和推广具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的压力/流量调节器系统测试的管网布置方式示意图；

图2为本实用新型实施例提供的首部系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的支管单元的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的测量单元的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的流量单元的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的工况1的管网布置示意图；

图7为本实用新型实施例提供的工况2的管网布置示意图；

图8为本实用新型实施例提供的工况3的管网布置示意图；

图9为本实用新型的另一种实施例提供的压力/流量调节器系统测试的另一种实施例的管网布置示意图；

图10为本实用新型另一种实施例提供的流量单元的结构示意图；

其中，1为首部系统，11为上水管道，12为水箱，13为浮球阀，14为多级离心泵，15为第一阀门，16为第二阀门，17为变径接头，18为出水口；

2为支管单元，21为进水口，22为支管三通，23为支管三通出水口，24为支管阀门；

3为测量单元，31为测量单元进水口，32为流量计，33为测压力/流量调节器进口压力的压力表，34为待测压力/流量调节器，35为测压力/流量调节器出口压力的压力表，36为测量单元出水口；

4为流量单元，411为流量单元进水口，412为流量单元三通，413为辅管，414为堵头，415为球阀，416为毛管；421为流量单元进水口，422为旁通，423为毛管，424为第一弯头，425为第二弯头，426为测毛管423末端压力的压力表；

5为测试小区。

具体实施方式

为满足上述目的，本实用新型采取以下技术方案：对压力/流量调节器可能应用的灌溉系统情况进行分类，并提出三种必检的典型工况如下：工况1：地块形状是矩形时，各压力/流量调节器下游毛管铺设长度基本一致的滴灌系统；工况2：地块形状为梯形时，各压力/流量调节器下游毛管铺设长度随各压力/流量调节器距首部水源由近到远而逐渐变短。工况3：地块形状为梯形时，各压力/流量调节器下游毛管铺设长度随各压力/流量调节器距首部水源由近到远而逐渐变长。上述检测工况为必检的三种典型工况，测试中，可根据实际工程需求，通过调控本实用新型提出的测试系统，模拟更复杂的滴灌系统进行相应系统检测。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统，包括：首部系统1、支管单元2和多个测试小区5；

每个测试小区5均包括测量单元3和流量单元4，其结构可以参照图1所示；

其中，首部系统1的出水口18连接于支管单元2的进水口21，支管单元2的多个支管三通出水口23与多个测量单元3的测量单元进水口31一一对应连接，测量单元3用于同待测压力/流量调节器34配合，测量单元3的测量单元出水口36连接于流量单元4的进水口411，该流量单元4能够模拟工况，包括毛管。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统，通过将多个待测压力/流量调节器34并联使用，可模拟相互之间造成的联动影响，实现了在系统尺度下多个样品的性能中试。

作为优选，首部系统1包括：水箱12、回水管a、分干管b、第一阀门15和第二阀门16，其结构可以参照图2所示；

其中，回水管a和分干管b的进水口均连接于水箱12，回水管a的出水口连接于水箱12，第一阀门15设置于回水管a，分干管b的出水口18连接于支管单元2的进水口21，第二阀门16设置于分干管b。通过联合调整回水管a上的第一阀门15和分干管b上的第二阀门16的开度，可精密调控通过各压力/流量调节器测量单元3的压力、流量。

为了进一步优化上述的技术方案，支管单元2还包括串联于进水口21的多个支管三通22，该支管三通22的支管三通出水口23与测量单元进水口31连接，其结构可以参照图3所示；

支管单元2还包括若干个设置在进水口21，且位于相邻两个支管三通22之间的支管阀门24。通过调控支管阀门24的开度，可改变沿水流方向上，相邻各支管三通22测量支管三通出水口23间的水头损失，以模拟实际工程中因高程变化、水力摩阻损失造成的支管不同位置出水口压力差异大的现象。

具体的，测量单元3还包括依次沿水流方向串联在测量单元进水口31和测量单元出水口36之间的流量计32、测压力/流量调节器进口压力的压力表33和测压力/流量调节器出口压力的压力表35，测压力/流量调节器进口压力的压力表33和测压力/流量调节器出口压力的压力表35之间用于连接待测压力/流量调节器34，其结构可以参照图4所示，以全面获取各项测试参数用于考核。

在本方案提供的第一个实施例中，流量单元4包括流量进水口411、辅管413、球阀415和毛管416，其结构可以参照图5所示；

其中，流量单元4还包括辅管413，该辅管413的进口连接于流量进水口411，多条毛管416与辅管413的多个出口一一对应连接，球阀415设置于毛管416。球阀45可开启或关闭，以此控制各流量单元4辅管43上可分配到流量的毛管46数目，由此可模拟各待测压力/流量调节器样品34下游连接的毛管长度和不同过流量下的工况。

为了进一步优化上述的技术方案，流量单元4能够模拟工况，包括不同种类毛管不同铺设长度时的总过流量情况。本实施例还提供了三种必检典型工况，以实现在不同工况条件下的多个样品性能中试：

各毛管416的铺设长度一致，对应地块形状是矩形时，其结构可以参照图6所示的工况1，其中的虚线为田界线，下同；或者，

各毛管416的铺设长度随距首部系统1由近到远而逐渐变短，对应地块形状为倒梯形时，其结构可以参照图7所示的工况2；或者，

各毛管416的铺设长度随距首部系统1由近到远而逐渐变长，对应地块形状为正梯形时，其结构可以参照图8所示的工况3。当然，以上只是列举出了的一些实例，本方案并不仅仅局限于此，可以根据实际需求任意变更各毛管416长度，将测试系统调整成需要的工况。

在本方案提供的第二个实施例中，流量单元4包括毛管423、第一弯头424和测毛管末端压力的压力表426，多条毛管423由第一弯头424首尾连接，压力表426连接于末端毛管423的出口。通过计算测量单元3中压力表35测得的毛管入口压力与压力表46测得的毛管压力末端压力的差值，可得到该流量单元毛管的沿程水头损失，进而通过公式可推算出毛管铺设长度是否超过极限铺设长度。该实施例适用于测试系统可占地面积较小，且单根毛管铺设长度较长的情况。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

为实现多个压力/流量调节器在上述不同工况条件下的性能测试，本实用新型设计的简易测试用管网布置技术方案如下：一种可模拟多工况条件的灌溉系统管网布置结构。其特征在：在有限的面积下易于变更各压力/流量调节器下游毛管铺设长度以实现压力/流量调节器在不同过流量条件下的测试工作，易于控制各压力/流量调节器进口压力以模拟实际工程中因地形或水力摩阻损失造成的各压力/流量调节器进口压力差异较大的情况。该测试用管网系统包括4个部分：首部系统1、支管单元2、测量单元3、流量单元4。

所述测试系统是由首部系统1和若干个测试小区5组成的。

所述首部系统1，包括安装有浮球阀13的上水管道11和一个水箱12，当所述水箱12内水未充满时，所述上水管道通11过浮球阀13持续向所述水箱12供水，当所述水箱12内的液面没过浮球阀13底部，所述浮球阀13关闭，停止向所述水箱12内供水。所述首部系统1包括一个高扬程大流量的多级离心泵14，所述离心泵14进水口连接上述水箱12，出水口通过三通连接两条分干管a、b，回水管a起分流作用，将部分水引回水箱12；分干管b连接着支管单元2。所述回水管a上连接着精密第一阀门15，所述分干管b上连接着精密第二阀门16，通过调控第一阀门15、第二阀门16可调控各分干管上的压力、流量。所述两条分干管a、b为并联关系，通过调整其中一条分干管上连接的阀门可使另一条分干管上的压力流量变化。通过联合调整回水管a上的第一阀门15和分干管b上的第二阀门16的开度，可精密调控通过各压力/流量调节器测量单元3的压力、流量。所述分干管b通过变径接头17与支管单元相连接，出水口18与支管单元2进水口21相连。

所述测试小区5由支管单元2的一部分(支管三通22、支管阀门24及一段连接管道)和一个测量单元3、一个流量单元4共同组成。

所述支管单元2通过进水口21与首部系统出水口18相连。所述支管单元2是由管道串联的一系列支管三通22、支管阀门24共同组成的。所述支管三通22出水口23与测量单元3测量单元进水口31连通。通过调控所述支管阀门24的开度，可改变沿水流方向上，相邻各支管三通22支管三通出水口23间的水头损失。所述支管单元2上串联的支管三通22、支管阀门24可根据实际需要增加或减小。所述支管直径可根据实际需求任意改变。

所述测量单元3的数目与支管单元2上的支管三通22数目一致。所述测量单元3测量单元进水口31与支管单元2上的支管三通22支管三通出水口23相连。所述测量单元3沿水流方向由流量计32、测压力/流量调节器进口压力的压力表33、待测压力/流量调节器34、测压力/流量调节器出口压力的压力表35依次串联而成。所述测量单元末端测量单元出水口36与流量单元4流量进水口411相连。所述测量单元3的数目可根据实际需求任意调整。

所述流量单元4流量进水口411与上述测量单元3测量单元出水口36相连。通入流量进水口411的水流，通过流量三通412分配到两个连接在流量三通412上的辅管413，毛管416通过承插在辅管413上的旁通球阀415与辅管连接。所述辅管413末端连接着堵头414，以保障通入流量单元的水流全部分配到各毛管416上。所述旁通球阀415可开启或关闭，以此控制各流量单元4辅管413上可分配到流量的毛管416数目，由此可模拟各待测压力/流量调节器样品下游连接的毛管长度和不同过流量下的工况。所述流量单元4的数目与上述测量单元3数目一致。所述旁通球阀415数目与毛管416数目一致。根据实际需求，辅管413上连接的毛管416的种类、数目和长度可任意调整。

测试系统控制方案如下：

为检测批量生产的压力/流量调节器在实际工程中的工作情况，需将随机抽样的产品安装到上述测试系统中进行性能检测。

通过控制支管单元2上的阀门24，可改变沿水流方向上，相邻各支管三通22支管三通出水口23间的水头损失。以实现在有限的支管铺设长度下，模拟实际工程中长支管铺设条件下，相距较远的两个压力/流量调节器，因沿程水头损失或高差变化而造成进口压力差异显著的情况。通过开启(关闭)上述旁通球阀415，可增加(减少)辅管413上可分配到流量的毛管416数目，以此可模拟各待测压力/流量调节器样品下游连接的毛管种类、长度时不同过流量下的工况。

综上，通过联合调整支管单元2上的支管阀门24开度和调整流量单元4上的开启的球阀415数目，可实现在有限面积的地块模拟不同灌区面积(不同支管铺设长度、不同毛管铺设长度)，不同灌区地块形状，不同支管铺设地形条件下，连接在支管上不同位置的压力/流量调节器的工作环境。

三种必检典型工况如下：

工况1：地块形状是矩形时，各压力/流量调节器下游毛管铺设长度基本一致的滴灌系统；工况2：地块形状为梯形时，各压力/流量调节器下游毛管铺设长度随各压力/流量调节器距首部水源由近到远而逐渐变短。工况3：地块形状为梯形时，各压力/流量调节器下游毛管铺设长度随各压力/流量调节器距首部水源由近到远而逐渐变长。

上述检测工况为必检的三种典型工况，测试中，可根据实际工程需求，通过变更各支管单元2支管种类，支管阀门24开度，增加减小测试单元3、流量单元4数目，调整流量单元4所连接的毛管416的种类、条数、长度，模拟更复杂的滴灌系统(相邻毛管压力/流量调节器间不同压力差，毛管压力/流量调节器下游连接不同类型、长度的毛管条件下，不同首部压力下的各毛管压力/流量调节器进出口压力值及过流量值)。

本实用新型的另一种实施例如图9所示：当测试系统可使用场地面积较小时，为增加单根毛管铺设长度，使用数个180°弯头将多跟毛管串联起来，在毛管末端安装压力表用于测试单根毛管末端压力值。该实施例流量单元布置具体方式如图10所示：流量单元4流量进水口421与测量单元3测量单元出水口36相连联通，旁通422连接测量单元进水口421与毛管423，多条毛管423平行排布，并通过180°第一弯头424连接，毛管末端通过一个90°第二弯头425与压力表426相连，所述压力表426用于测量毛管末端压力。通过计算测量单元3上的压力表35测得的毛管入口压力与压力表426测得的毛管压力末端压力的差值，可得到该流量单元毛管的沿程水头损失，进而通过公式可推算出毛管铺设长度是否超过极限铺设长度。该实施例适用于测试系统可占地面积较小，且单根毛管铺设长度较长的情况。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

测试系统具体操控步骤如下：

首先将各流量单元4上的球阀415开启至对应工况需要的数目；然后调控支管单元2上的支管阀门24造成相邻压力/流量调节器34间存在明显进口压力差异；开启上水管11，通过浮球阀13向水箱12内注水，完全关闭第二阀门16并完全开启第一阀门15，开启水泵14；逐渐开启第二阀门16，待水流充满各毛管416后，调整第二阀门16开度，使距首部最近的一个测量单元3中的进口压力表33为0.02mpa或0.05mpa(具体数值根据压力(流量)调节器规格和测试精度而定)，待系统稳定后，读取各测量单元3中的流量计32、进口压力表33、出口压力表35读数；通过开启阀16并关闭第一阀门15，逐步增加各压力/流量调节器34的进口压力；在距首部最近的一个测量单元3中的出口压力表35读数基本稳定前，调控阀门15、16，使距首部最近的一个测量单元3中的进口压力表33以0.02mpa或0.05mpa(具体数值根据压力调节器或流量调节器规格和测试精度而定)的极差逐步增加，并读取各测量单元3中的流量计32、进口压力表33、出口压力表35读数；待距首部最近的一个测量单元3中的出口压力表35读数基本稳定后，调控阀门15、16，使距首部最近的一个测量单元3中的进口压力表33以0.05mpa或0.10mpa(具体数值根据压力调节器或流量调节器规格和测试精度而定)的极差逐步增加至距首部最近的压力/流量调节器34最大进口压力，读取各测点下，各测量单元3中的流量计32、进口压力表33、出口压力表35读数；变更各流量单元4上的球阀415开启至另一工况需要的数目，并重复上述操作。按照上述操作，分别测试工况1、2、3条件下，各压力(流量)调节器的性能。

上述支管单元2所用管件尺寸，可根据实际灌溉系统选用的管件尺寸选择；支管上的支管阀门24的开度，可根据实际灌溉系统支管首末端测得的实际压力值，或根据公式计算得到的理论压力值来调控；各流量单元4所连接的毛管416的种类、条数、长度可根据实际灌溉系统选用的毛管种类和铺设长度任意变更，并综合考虑测试系统占地大小增加或减少毛管铺设条数。

本实用新型由于采用上述方案，具有以下优点：1、首次提出了压力/流量调节器的系统尺度性能考核方法与测试方案：该测试系统和测试方案的提出，对于压力/流量调节器的工程应用具有重要意义。2、实现了用小面积管网系统模拟各实际工况条件下，压力/流量调节器的工作环境。用三类典型工况代表了并实现了批量压力/流量调节器的田间性能简化考核工作。根据实际灌溉系统真实工况和测试系统布置面积大小可任意调整测试管网系统的布置和控制方案。3、该测试方案操作简单，劳动强度低。

综上所述，本实用新型公开了一种滴灌用压力/流量调节器性能考核测试系统。测试系统是由首部系统和若干个并联的测试小区共同组成的，按功能可划分为以下四个部分：首部系统、支管单元、测量单元、流量单元。性能考核方法如下：将待测压力/流量调节器安装于上述测试系统中，并测试多种工况条件下的压力/流量调节器性能，其中本实用新型提出的三种典型工况为必检工况，其他测试工况可根据实际需求，通过调控上述测试系统模拟并测试。本实用新型首次提出了利用小型测试系统模拟压力/流量调节器在田间滴灌系统中的性能的考核方法与测试系统，该测试系统测试规模小，占地面积小，可模拟考核田间多种工程方案，代表性强，对于压力/流量调节器的产业化生产和推广具有重要意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。