[发明专利]一种管道流动稳定控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及水力控制技术领域，特别地，涉及一种水利系统中管道流动稳定控制方法。 

背景技术

水力试验系统是研究流体流动及相关应用的综合平台。而对流量测量装置的标定与校验是水力系统的一个重要应用领域。由于流量测量受外界环境影响较大，包括:温度、粘度以及测流管道中的流场分布等，流量测量装置需要经过水力标定系统的实流标定校验。在标定过程中，稳定的管道流动是流量测量装置标定的前提。 

目前，稳定的管道流动主要由水塔提供，通过水泵把水从蓄水池打到水塔中。然后通过自然溢出效应，使水塔的水位保持在一个固定的高度，从而使水流测流段的水压保持恒定，从而得到稳定的水流环境。该方案广泛应用于当前大型的水力系统，包括美国的国家标准与科技研究所(National institute of standard and technology,NIST)，日木的国家测量研究所(National Metrology Institute of Japan，NMIJ)，荷兰的NMI，墨四哥的CENAM，以及天津大学电子工程与自动化学院。该方案虽然可以提供稳定的管道流动，但建造水塔所需要的空间大，费用高，建设周期长。 

因此，研制一种新型的管道流动稳定控制方法以为亟待的技术问题。 

发明内容

本发明目的在于提供一种管道流动稳定控制方法，以解决建造水塔所需要的空间大，费用高，建设周期长等技术问题。 

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种管道流动稳定控制方法包括如下步骤:a、建立水力系统，在水力系统内设置水泵和稳压罐;b、启动水泵，水流进入稳压罐;c、向稳压罐内注入一定量的气体，此时稳压罐中存在一定量的气体和水;d、开放控制水阀，水流从稳压罐进入流动稳定控制段，通过压力测试器实时监控水压，压力测试器连接控制单元，进而控制水泵，压力测试器自动启动或调节或关闭水泵，用以稳定管道内水流;e、水压波动可以通过蓄能器进行一定程度的补偿，从而增强压力稳定的效果;f、管道内水流通过流动稳定控制段进入换向器，通过换向器进入标定系统，达到标定的采集量，换向器转入旁路回流到水泵;g、标定系统测试完毕回流到水泵。 

进一步地，步骤d中通过实时的管道压力测量，通过控制算法计算控制率，对水泵进行实时控制，从而使稳压罐中水压达到稳定。 

进一步地，流动稳定控制段中还设置有蓄能器，通过采用蓄能器，对压力波动可以进行有效的抑制。 

进一步地，蓄能器与换向器之间还设置有水流测流段。 

进一步地，水利系统包括水泵，水泵连接稳压罐，稳压罐上设置有进气口，稳压罐连接换向器，稳压罐与换向器之间还设置有压力测试器，压力测试器连接并控制水泵，换向器分别通过标定系统和旁路管道连接水泵。 

进一步地，进气口上设置有进气阀门。 

进一步地，稳压罐与压力测试器之间设置有控制水阀。 

进一步地，压力测试器与换向器之间还设置有蓄能器。 

进一步地，标定系统与水泵之间设置有标定系统阀门。 

进一步地，蓄能器与换向器之间的管道设置有水流测流段。 

本发明具有以下有益效果 

1、本方法采用电子控制方法(滑模控制、自适应控制)获得稳定的流动，结构设计简单、控制简单，造价低廉，占用空间小，安装调试方便;滑模控制:根据系统状态不断变化进行不连续变化控制，快速响应对应参数变化及扰动不灵敏、物理实现简单，克服系统中的不确定性;自适应性控制:不论外界变化或者系统本身产生不确定性，都能够自行调整参数或产生控制作用，使系统仍能按某一性能指标运行在最佳状态。木发明通过稳压器以及连接水泵的压力测试器进行综合控制稳定流动实现滑模控制和自适应控制。 

2、压力测试器可以依据预设值的方式控制水泵或者通过安装数据处理控制器控制水泵或者通过人工的方式依据压力测试器数值控制水泵。这样可以实现简单的人工控制或者智能化的自动控制，依据实际情况灵活选择，适用范围更广。 

3、通过稳压器和蓄能器多级蓄能、泄能设置，能够轻易、快速的稳定管道内的流量。 

4、通过多个环节的阀门设置，便于操作、控制，安装调试方便，维护和检修方便。 

5、设置有水流测流段，能够对于控制中的流量进行即时测试，及时发现问题解决问题。 

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。 

附图说明