專利名稱：旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)及其測試方法，特指一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)及其效率的測算方法。
背景技術(shù)：
2011年中央一號文件明確提出“把農(nóng)田水利作為農(nóng)村基礎(chǔ)設施建設的重點任務”， 大力發(fā)展節(jié)水灌溉是解決我國農(nóng)業(yè)用水短缺的根本出路。噴灌技術(shù)是節(jié)水灌溉中的關(guān)鍵技術(shù)之一，噴灌系統(tǒng)關(guān)鍵設備水泵機組和旋轉(zhuǎn)式噴頭運行的好壞直接影響到系統(tǒng)消耗的能量以及灌水質(zhì)量等。目前，大多數(shù)對旋轉(zhuǎn)式噴頭的研究都在室內(nèi)實驗室進行，試驗時需要保證旋轉(zhuǎn)式噴頭的設計工作壓力和設計流量，但并沒有同時考慮到水泵機組的運行工況，而得出一系列旋轉(zhuǎn)式噴頭水力性能的試驗參數(shù)。試驗設備無法準確測量整套噴灌系統(tǒng)的裝置效率。另外，實驗室所測量的水泵機組或是旋轉(zhuǎn)式噴頭的性能參數(shù)并不能真實反映實際應用中整套噴灌系統(tǒng)的性能并會造成能源浪費等一系列問題。因此，有必要設計出能夠同時保證水泵機組和旋轉(zhuǎn)式噴頭在設計工況點下運行，并能夠測量裝置效率的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種方便可靠、試驗精度高的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)和方法，克服了在測量旋轉(zhuǎn)式噴頭常規(guī)水力特性時，不能準確獲知水泵機組的運行情況，從而無法保證水泵機組在最優(yōu)工況點下進行測試試驗的技術(shù)問題。本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉噴灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵試驗設備，旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)包括真空泵、小水泵機組、大水泵機組、小泵進水管、大泵進水管、小泵出水管、大泵出水管和旋轉(zhuǎn)式噴頭。真空泵吸氣管同時與小泵出水管和大泵出水管連接，連接處分別設有球閥進行開關(guān)調(diào)節(jié)，真空泵用于抽取小泵入水管或大泵入水管內(nèi)的空氣，輔助小水泵機組或是大水泵機組完成供水的啟動工作。小泵入水管和大泵入水管處設有真空表，用于讀取水泵機組工作時的入口真空度；小泵出水管和大泵出水管處設有壓力計和壓力調(diào)節(jié)閥，用于控制水泵機組工作時的出口壓力；小泵出水管上連接有小泵回水管，大泵出水管上連接有大泵回水管，小泵回水管和大泵回水管處分別設有流量調(diào)節(jié)閥，用于適當分流水泵機組出口的流量，以使水泵機組在設計工況點下運行。小泵出水管和大泵出水管處設有流量計，用于讀取水泵機組工作時流入試驗測試區(qū)域內(nèi)的流量。旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管與主供水水管的分支路相連，旋轉(zhuǎn)式噴頭入口管上設有仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)底端設有球形轉(zhuǎn)體，主供水管的分支路頂端也設有球形轉(zhuǎn)體，所述仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)底端轉(zhuǎn)體與主供水管的分支路頂端轉(zhuǎn)體采用球形運動副連接，使旋轉(zhuǎn)式噴頭旋轉(zhuǎn)軸線與鉛垂線可以傾斜至任意角度，仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)與主供水管路的球形轉(zhuǎn)動副外側(cè)包裹一層橡皮墊，用于防止管路連接處會發(fā)生漏水的情況。旋轉(zhuǎn)式噴頭入口管處設有壓力計和壓力調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力，壓力計處設有儀器保護裝置，用于防止壓力計等試驗測量設備會發(fā)生受潮等不利影響。本發(fā)明的測試方法為根據(jù)所需試驗的旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力來選擇采用大水泵機組或小水泵機組；開啟真空泵輔助水泵機組完成啟動工作；調(diào)節(jié)回水管處的流量控制閥和出水管處的壓力控制閥來控制水泵機組的揚程，使水泵機組在設計工況點下運行；調(diào)節(jié)回水管處的流量控制閥來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作流量；調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭入口處的壓力控制閥來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力；調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭入口支管處的仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)來進行角度定位，對旋轉(zhuǎn)式噴頭的水力特性進行試驗測試。在測試過程中，同時保證水泵機組和旋轉(zhuǎn)式噴頭在設計工況點下運行，通過管路中各壓力計的測量，由測量的管路損失計算出管路效率，將水泵機組效率、管路效率、噴頭效率相乘，最后測量出整套噴灌系統(tǒng)的裝置效率。旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)的設計和布置，根據(jù)水泵機組的型號、旋轉(zhuǎn)式噴頭的種類和數(shù)量以及試驗場所的實地空間，因地制宜。采用本發(fā)明方案的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)及其測試方法，所測量的水泵機組和旋轉(zhuǎn)式噴頭的性能參數(shù)能夠真實反映實際應用狀況下的性能參數(shù)，提高了試驗數(shù)據(jù)準確性，節(jié)約了能源，具有良好的經(jīng)濟技術(shù)效果。


圖I為旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)示意圖。圖2為仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)底端與主供水管的分支路頂端連接示意圖。圖中，I.流量控制閥，2.小泵回水管，3.真空表，4.小泵入水管，5.球閥，6.排氣管，7.流量控制閥，8.大泵回水管，9.真空表，10.大泵入水管，11.蓄水池，12.真空泵， 13.小水泵機組，14.真空泵吸氣管，15.小泵出水管，16.球閥，17.壓力計，18.流量計，
19.壓力調(diào)節(jié)閥，20.大水泵機組，21.大泵出水管，22.球閥，23.壓力計，24.流量計，25.壓力調(diào)節(jié)閥，26.仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)，27.壓力調(diào)節(jié)閥，28.壓力計，29.儀器保護裝置，30.旋轉(zhuǎn)式噴頭，31橡皮墊。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明包括小泵回水管2，真空表3，排氣管6，大泵回水管8，真空表 9，真空泵12，小水泵機組13，真空泵吸氣管14，壓力計17，流量計18，大水泵機組20，壓力計23，流量計24，仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)26，壓力計28，儀器保護裝置29和旋轉(zhuǎn)式噴頭30。在采用本發(fā)明做試驗之前，首先確定所需試驗測量的旋轉(zhuǎn)式噴頭的種類和數(shù)量，搭建出相應數(shù)量的仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)26、壓力調(diào)節(jié)閥27、壓力計28、儀器保護裝置29和旋轉(zhuǎn)式噴頭30，確定旋轉(zhuǎn)式噴頭30的設計工作壓力并計算出試驗測試區(qū)域內(nèi)的設計流量。當設計工作壓力、設計流量較小時，開啟小水泵機組13并關(guān)閉大水泵機組20對管路供水進行試驗測量；當設計工作壓力、設計流量較大時，開啟大水泵機組20并關(guān)閉小水泵機組13對管路供水進行試驗測量。本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)包括小水泵機組13供水試驗測試和大水泵機組20供水試驗測試兩個狀態(tài)。實施例I :小水泵機組13供水試驗測試的工作過程如下。關(guān)閉球閥22，關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥25，開啟球閥5，開啟球閥16，啟動真空泵12。此時， 真空泵12正在抽取小泵入水管4內(nèi)的空氣，使小泵入水管4盡可能的接近真空狀態(tài)。真空泵12運行一段時間之后，開啟小水泵機組13，關(guān)閉球閥5，關(guān)閉球閥16，關(guān)閉真空泵12，小水泵機組13工作向小泵出水管15供水。調(diào)節(jié)流量控制閥I的開度對小水泵機組13進行分流，讀取流量計18，使流量計18的數(shù)值接近試驗中旋轉(zhuǎn)式噴頭30的設計流量。調(diào)節(jié)壓力控制閥27的開度，讀取壓力計28的數(shù)值，使旋轉(zhuǎn)式噴頭30達到設計工作壓力。調(diào)節(jié)壓力控制閥19的開度，讀取真空表3和壓力計17的數(shù)值，測量出小水泵機組13的揚程。水泵的轉(zhuǎn)速由小水泵機組13的供給電壓確定，通過對流量控制閥I和壓力控制閥19的微調(diào)， 控制小水泵機組13的揚程，使小水泵機組13在設計工況點下運行。調(diào)節(jié)仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)26， 使旋轉(zhuǎn)式噴頭30的旋轉(zhuǎn)軸線偏離鉛垂線到預定的角度，對旋轉(zhuǎn)式噴頭30的水力特性(如運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、旋轉(zhuǎn)速度均勻性、水量分布、雨滴粒徑大小、雨滴噴射速度以及噴射角度等) 進行試驗測試。實施例2 :大水泵機組20供水試驗測試的工作過程如下。關(guān)閉球閥16，關(guān)閉壓力控制閥19，開啟球閥5，開啟球閥22，啟動真空泵12。此時， 真空泵12正在抽取大泵入水管10內(nèi)的空氣，使大泵入水管10盡可能的接近真空狀態(tài)。真空泵12運行一段時間之后，開啟大水泵機組20，關(guān)閉球閥5，關(guān)閉球閥22，關(guān)閉真空泵12， 大水泵機組20工作向大泵出水管21供水。調(diào)節(jié)流量控制閥7的開度對大水泵機組20進行分流，讀取流量計24，使流量計24的數(shù)值接近試驗中旋轉(zhuǎn)式噴頭30的設計流量。調(diào)節(jié)壓力控制閥27的開度，讀取壓力計28的數(shù)值，使旋轉(zhuǎn)式噴頭30達到設計工作壓力。調(diào)節(jié)壓力控制閥25的開度，讀取真空表9和壓力計23的數(shù)值，測量出大水泵機組20的揚程。水泵的轉(zhuǎn)速由大水泵機組20的供給電壓確定，通過對流量控制閥7和壓力控制閥25的微調(diào)，控制大水泵機組20的揚程，使大水泵機組20在設計工況點下運行。調(diào)節(jié)仰角調(diào)節(jié)機構(gòu) 26，使旋轉(zhuǎn)式噴頭30的旋轉(zhuǎn)軸線偏離鉛垂線到預定的角度，對旋轉(zhuǎn)式噴頭30的水力特性 (如運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、旋轉(zhuǎn)速度均勻性、水量分布、雨滴粒徑大小、雨滴噴射速度以及噴射角度等)進行試驗測試。在測試過程中，同時保證小水泵機組13或大水泵機組20和旋轉(zhuǎn)式噴頭30在設計工況點下運行，由測量的管路損失計算出管路效率，將水泵機組效率、管路效率、噴頭效率相乘，測量出整套噴灌系統(tǒng)的裝置效率。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)，其特征在于，包括真空泵、真空泵吸氣管、 小水泵機組、大水泵機組、小泵進水管、大泵進水管、小泵出水管、大泵出水管和旋轉(zhuǎn)式噴頭；所述真空泵吸氣管同時與小泵出水管和大泵出水管連接，連接處分別設有球閥進行開關(guān)調(diào)節(jié)；小泵入水管和大泵入水管上設有真空表；小泵出水管和大泵出水管上分別設有壓力計、流量計和壓力調(diào)節(jié)閥；小泵出水管上連接有小泵回水管，大泵出水管上連接有大泵回水管，小泵回水管和大泵回水管上分別設有流量調(diào)節(jié)閥；旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管上設有壓力計和壓力調(diào)節(jié)閥；旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管與主供水水管的分支路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)式噴頭入口管上設有仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)底端設有球形轉(zhuǎn)體，主供水管的分支路頂端也設有球形轉(zhuǎn)體，所述仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)底端轉(zhuǎn)體與主供水管的分支路頂端轉(zhuǎn)體采用球形運動副連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)，其特征在于，所述仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)與主供水管路的球形轉(zhuǎn)動副外側(cè)包裹一層橡皮墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管上的壓力計處設有儀器保護裝置。
5.一種利用權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)的測試方法，包括如下步驟根據(jù)試驗的旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力來選擇采用大水泵機組或小水泵機組；開啟真空泵輔助水泵機組完成啟動工作；調(diào)節(jié)回水管處的流量控制閥和出水管處的壓力控制閥來控制水泵機組的揚程，使水泵機組在設計工況點下運行；調(diào)節(jié)回水管處的流量控制閥來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作流量；調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭入口管處的壓力調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力；調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式噴頭入口支管處的仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)來進行角度定位，對旋轉(zhuǎn)式噴頭的水力特性進行試驗測試。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于，測試過程中，同時保證水泵機組和旋轉(zhuǎn)式噴頭在設計工況點下運行，由測量的管路損失計算出管路效率，將水泵機組效率、管路效率、旋轉(zhuǎn)式噴頭效率相乘，測量出整套旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)的效率。
全文摘要
本發(fā)明是一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗測試系統(tǒng)，其特征在于，包括真空泵、真空泵吸氣管、小水泵機組、大水泵機組、小泵進水管、大泵進水管、小泵出水管、大泵出水管和旋轉(zhuǎn)式噴頭；所述真空泵吸氣管同時與小泵出水管和大泵出水管連接，連接處分別設有球閥進行開關(guān)調(diào)節(jié)；小泵入水管和大泵入水管上設有真空表；小泵出水管和大泵出水管上分別設有壓力計、流量計和壓力調(diào)節(jié)閥；小泵出水管上連接有小泵回水管，大泵出水管上連接有大泵回水管，小泵回水管和大泵回水管上分別設有流量調(diào)節(jié)閥；旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管上設有壓力計和壓力調(diào)節(jié)閥。具有方便可靠、試驗精度高、數(shù)據(jù)準確、適用面廣等優(yōu)點，屬于一種技術(shù)創(chuàng)新。
文檔編號G01M13/00GK102607838SQ20121008529
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者劉俊萍, 朱興業(yè), 胡斌, 袁壽其 申請人:江蘇大學