一種水擊諧波的特性控制裝置制造方法
【專利摘要】一種水擊諧波的特性控制裝置主要由動(dòng)力源、水擊諧波發(fā)生裝置、水擊諧波測(cè)試裝置和水擊諧波控制裝置組成，其特征在于利用輸流管道系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在輸流管道的左端設(shè)置動(dòng)力源，在輸流管道的右端設(shè)置高頻電磁閥，通過在輸流管道的左端、中間和右端位置處分別設(shè)置振動(dòng)傳感器、加速度傳感器和力傳感器，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集裝置采集輸流管道在水擊諧波作用下的振動(dòng)幅值、頻率和作用力；經(jīng)過計(jì)算機(jī)的控制策略轉(zhuǎn)換為水擊諧波的幅值、頻率和作用力，再根據(jù)實(shí)際工程對(duì)水擊諧波的控制要求，輸出控制信號(hào)PLC，進(jìn)一步控制高頻電磁閥的啟閉動(dòng)作，從而達(dá)到控制水擊諧波的目的，實(shí)現(xiàn)輸流管道系統(tǒng)中不可避免的水擊現(xiàn)象進(jìn)行定量分析和控制的效果。
【專利說明】一種水擊諧波的特性控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水擊諧波的特性控制裝置，具體是通過傳感器、數(shù)據(jù)采集器及控制裝置等控制水擊諧波的振幅及頻率，從而獲取水擊諧波的特性，用于輸流系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輸流管道中，由于閥門的啟閉使液體的流速發(fā)生急劇的變化從而引起壓強(qiáng)大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象被稱為水擊。水擊的能量是以壓力波的形式傳播的，這種壓力波也被稱為水擊波。閥門做有規(guī)律的高頻率啟閉時(shí)，管道中形成規(guī)律性的水擊波，我們稱為水擊諧波。水擊諧波理論是目前航空航天、石油化工、水利電力、液壓傳動(dòng)等眾多的工業(yè)領(lǐng)域中研究的前沿性課題。水擊能夠引起管道中壓力的急劇變化而破壞輸流管道，引起運(yùn)行事故，而且輸流管道網(wǎng)復(fù)雜，形成的水擊波復(fù)雜多樣，增加了研究難度。因此設(shè)計(jì)出一種測(cè)試水擊波及水擊諧波特性的裝置具有非常重要的意義。
[0003]專利CN102162794A公開了一種乳化油液的水擊諧波破乳測(cè)試方法與裝置，主要包括:與待測(cè)試乳化油液中水滴運(yùn)動(dòng)軌跡的透明水擊諧波破乳罐體與圖像采集裝置，所述圖像采集裝置處設(shè)置有帶動(dòng)所述圖像采集裝置做前后、左右和上下三維方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)與定位裝置，所述的待測(cè)試乳化油液的透明罐體一側(cè)設(shè)置有提供動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)裝置以及在線水分測(cè)定儀，另一側(cè)設(shè)置有用于對(duì)待測(cè)試乳化油液的水滴進(jìn)行提供水擊諧波作用力的啟閉裝置和在線水分測(cè)定儀，以及用于控制處理所述驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)裝置和啟閉裝置工作的數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)采集破乳過程中水滴的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理。該裝置只是運(yùn)用到了水擊諧波的特性，并沒有具體說明水擊諧波的產(chǎn)生過程，也沒有闡述具體的控制系統(tǒng)控制水擊諧波。
[0004]水擊諧波是由管道中液體流速發(fā)生急劇變化時(shí)產(chǎn)生的，一般由閥門的啟閉引起，是自身的能量的變化，不需要外加能量，通過設(shè)計(jì)一種水擊諧波的測(cè)試裝置測(cè)試水擊諧波的物理特性并通過反饋控制系統(tǒng)控制水擊諧波的產(chǎn)生，將水擊諧波運(yùn)用到工程應(yīng)用中具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了 了解水擊諧波的物理特性，防止水擊波對(duì)輸流管道的危害并更好的利用水擊諧波理論，本發(fā)明提出了一種水擊諧波的特性控制裝置，為進(jìn)一步的了解和利用水擊諧波提供可靠的支撐。
[0006]一種水擊諧波的特性控制裝置主要由動(dòng)力源、水擊諧波發(fā)生裝置、水擊諧波測(cè)試裝置和水擊諧波控制裝置組成，其特征在于利用輸流管道系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(即有動(dòng)力源產(chǎn)生流體流動(dòng)的壓力或流速、有控制壓力或流速的控制裝置以)，在輸流管道的左端設(shè)置動(dòng)力源，在輸流管道的右端設(shè)置高頻電磁閥，通過在輸流管道的左端、中間和右端位置處分別設(shè)置振動(dòng)傳感器、加速度傳感器和力傳感器，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集裝置采集輸流管道在水擊諧波作用下的振動(dòng)幅值、頻率和作用力；經(jīng)過計(jì)算機(jī)的控制策略轉(zhuǎn)換為水擊諧波的幅值、頻率和作用力，再根據(jù)實(shí)際工程對(duì)水擊諧波的控制要求，輸出控制信號(hào)PLC，進(jìn)一步控制高頻電磁閥的啟閉動(dòng)作，從而達(dá)到控制水擊諧波的目的，實(shí)現(xiàn)輸流管道系統(tǒng)中不可避免的水擊現(xiàn)象進(jìn)行定量分析和控制的效果。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種水擊諧波的特性控制裝置主要由動(dòng)力源、水擊諧波發(fā)生裝置、水擊諧波測(cè)試裝置和水擊諧波控制裝置組成；所述的動(dòng)力源主要由油箱、過濾器、油泵截止閥1、截止閥2和蓄能器組成，其特征在于利用截止閥I和截止閥2的相互配合實(shí)現(xiàn)油泵向蓄能器充壓以及利用蓄能器輸送油液，以避免油泵的油泵的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)水擊諧波產(chǎn)生影響；打開截止閥2，關(guān)閉截止閥1，使液體通過油泵的作用進(jìn)入蓄能器充壓，然后關(guān)閉截止閥2，打開截止閥1，利用蓄能器向輸流管道中輸送油液。
[0008]所述的水擊諧波發(fā)生裝置主要由輸流管道、高頻電磁閥組成；其特征在于:通過高頻電磁閥的的啟閉動(dòng)作實(shí)現(xiàn)輸流管道內(nèi)油液的流速發(fā)生變化，弓I起高頻電磁閥的進(jìn)油口處產(chǎn)生水擊，所述的水擊作為水擊入射波在輸流管道內(nèi)進(jìn)行逆油液流動(dòng)方向傳播，到達(dá)輸流管道的左端后形成水擊反射波，從而隨著高頻電磁閥的不斷啟閉動(dòng)作，多個(gè)水擊入射波和水擊反射波相互疊加，在輸流管道中形成水擊諧波。
[0009]所述的水擊諧波測(cè)試裝置主要由振動(dòng)傳感器、加速度傳感器、力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)組成，其特征在于通過測(cè)得振動(dòng)傳感器測(cè)試輸流管道的振動(dòng)頻率，通過加速度傳感器測(cè)試輸流管道的振動(dòng)幅值，通過力傳感器測(cè)試輸流管道的振動(dòng)作用力，將這3個(gè)傳感器的輸出量輸入到數(shù)據(jù)采集裝置中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大、濾波等處理后進(jìn)入計(jì)算機(jī)；由于所述的3個(gè)傳感器測(cè)試的數(shù)值是輸流管道內(nèi)油液和輸流管道自身的耦合振動(dòng)信號(hào)，因而在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置提取油液水擊諧波的頻率、幅值和作用力的控制策略，根據(jù)實(shí)際工程對(duì)水擊諧波的控制要求，可獲得油液的水擊諧波物理特性與控制要求的差值。
[0010]所述的水擊諧波控制裝置主要由PLC、電液比例控制器組成；其特征在于根據(jù)所述的水擊諧波測(cè)試裝置獲得的油液的水擊諧波物理特性與控制要求的差值輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)PLC產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，繼而通過電液比例控制器控制高頻電磁閥的啟閉動(dòng)作的快慢，使輸流管道中產(chǎn)生水擊諧波的特性(頻率、幅值和作用力)發(fā)生變化，同時(shí)形成了水擊諧波特性的閉環(huán)控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)控制形成的水擊諧波特性，達(dá)到控制和利用水擊諧波特性的目的。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，利用水擊諧波測(cè)試裝置控制水擊諧波的產(chǎn)生并測(cè)試水擊諧波的物理特性，為控制和利用水擊諧波做前期基礎(chǔ)；可以在測(cè)試過程中利用截止閥I和截止閥2的相互配合實(shí)現(xiàn)油泵向蓄能器充壓以及利用蓄能器輸送油液，以避免油泵的油泵的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)水擊諧波產(chǎn)生影響；可以實(shí)時(shí)采集水擊諧波的特性，通過數(shù)據(jù)采集裝置輸入到計(jì)算機(jī)，再通過控制策略輸出控制信號(hào)給PLC，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化處理，減小人為因素對(duì)系統(tǒng)的影響，測(cè)試結(jié)果可靠性高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)控制形成的水擊諧波特性，達(dá)到控制和利用水擊諧波特性的目的。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，也是一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1中水擊諧波發(fā)生裝置中高頻電磁閥的啟閉動(dòng)作示意圖。
[0014]圖中I—截止閥1，2—截止閥2，3—蓄能器，4——油泵，5——過濾器，6——油箱，7——振動(dòng)傳感器，8——數(shù)據(jù)采集裝置，9——計(jì)算機(jī)，10——加速度傳感器，11——PLC, 12——電液比例控制器，13——力傳感器，14——高頻電磁閥，15——輸流管道。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0016]如圖1所示的實(shí)施例，首先打開截止閥2，關(guān)閉截止閥1，油箱6中的油液通過油泵4輸送到蓄能器3中儲(chǔ)存，待蓄能器3被充滿后關(guān)閉油泵4同時(shí)關(guān)閉截止閥2，避免油泵的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)影響本發(fā)明裝置的測(cè)試、控制結(jié)果。然后打開截止閥1，蓄能器3作為動(dòng)力源，把油液輸送到輸流管道15中，進(jìn)入高頻電磁閥14，通過電磁閥14的啟閉作用在輸流管道15中形成水擊諧波。
[0017]水擊諧波的具體產(chǎn)生過程為:如圖2所示的實(shí)施例，高頻電磁閥14的閥芯快速移動(dòng)即高頻電磁閥14的高頻啟閉，高頻電磁閥14的閥芯向下移動(dòng)，此時(shí)高頻電磁閥14的入口 P和出口 T連通，高頻電磁閥14處于開啟狀態(tài)，油路暢通；高頻電磁閥14的閥芯向上移動(dòng)后，高頻電磁閥14的入口 P被閥芯堵住，此時(shí)高頻電磁閥14處于關(guān)閉狀態(tài)，油路被阻斷，油液的流速發(fā)生急速變化從而產(chǎn)生一次水擊波，所述的水擊作為水擊入射波在輸流管道15內(nèi)進(jìn)行逆油液流動(dòng)方向傳播，到達(dá)輸流管道15的左端后形成水擊反射波，從而隨著高頻電磁閥14的不斷啟閉動(dòng)作,多個(gè)水擊入射波和水擊反射波相互疊加,在輸流管道中形成水擊諧波。
[0018]產(chǎn)生水擊諧波后利用振動(dòng)傳感器7、加速度傳感器10和力傳感器13采集水擊諧波的振幅、頻率及作用力的數(shù)值并通過數(shù)據(jù)采集裝置8和計(jì)算機(jī)9將處理后的控制信號(hào)反饋給PLC11，再通過PLCll和電液比例控制器12調(diào)整高頻電磁閥14的啟閉動(dòng)作的快慢以達(dá)到輸流管道15中產(chǎn)生一定的水擊諧波的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種水擊諧波的特性控制裝置主要由動(dòng)力源、水擊諧波發(fā)生裝置、水擊諧波測(cè)試裝置和水擊諧波控制裝置組成，其特征在于利用輸流管道系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在輸流管道的左端設(shè)置動(dòng)力源，在輸流管道的右端設(shè)置高頻電磁閥，通過在輸流管道的左端、中間和右端位置處分別設(shè)置振動(dòng)傳感器、加速度傳感器和力傳感器，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集裝置采集輸流管道在水擊諧波作用下的振動(dòng)幅值、頻率和作用力；經(jīng)過計(jì)算機(jī)的控制策略轉(zhuǎn)換為水擊諧波的幅值、頻率和作用力，再根據(jù)實(shí)際工程對(duì)水擊諧波的控制要求，輸出控制信號(hào)PLC，進(jìn)一步控制高頻電磁閥的啟閉動(dòng)作，從而達(dá)到控制水擊諧波的目的，實(shí)現(xiàn)輸流管道系統(tǒng)中不可避免的水擊現(xiàn)象進(jìn)行定量分析和控制的效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水擊諧波的特性控制裝置，所述的水擊諧波測(cè)試裝置主要由振動(dòng)傳感器、加速度傳感器、力傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)組成，其特征在于通過測(cè)得振動(dòng)傳感器測(cè)試輸流管道的振動(dòng)頻率，通過加速度傳感器測(cè)試輸流管道的振動(dòng)幅值，通過力傳感器測(cè)試輸流管道的振動(dòng)作用力，將這3個(gè)傳感器的輸出量輸入到數(shù)據(jù)采集裝置中進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大、濾波等處理后進(jìn)入計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水擊諧波的特性控制裝置，所述的水擊諧波控制裝置主要由PLC、電液比例控制器組成；其特征在于根據(jù)所述的水擊諧波測(cè)試裝置獲得的油液的水擊諧波物理特性與控制要求的差值輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)PLC產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，繼而通過電液比例控制器控制高頻電磁閥的啟閉動(dòng)作的快慢，使輸流管道中產(chǎn)生水擊諧波的特性(頻率、幅值和作用力)發(fā)生變化，同時(shí)形成了水擊諧波特性的閉環(huán)控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)控制形成的水擊諧波特性，達(dá)到控制和利用水擊諧波特性的目的。
【文檔編號(hào)】F17D5/00GK103759140SQ201410004949
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】陳彬, 劉閣 申請(qǐng)人:重慶工商大學(xué)