CN111928052A - 智能水锤消除罐***及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了智能水锤消除罐***及使用方法，属于管道输送设备领域，包括本体和设在本体内的气囊，气囊的出口与介质传输管道连通且二者之间设有阻抗组件；本体的侧面设有采集本体内液体的液位传感器；本体的上端设有压力传感器，用来采集本体内气体的压力；本体的上端还设有对其补气用的充气嘴，本体的底部设有检漏传感器；液位传感器、压力传感器、补气阀执行器和检漏传感器均通过控制线路与控制中心电连接。本发明可实时监测水锤消除罐的工作压力、液位高度、是否漏水、漏气、执行器状态等，具有预警和保护的作用，自动进行实时的精确补气，并且能够检验水锤消除罐理论参数，优化使用效果。

Description

智能水锤消除罐***及使用方法

技术领域

本发明属于管道输送设备领域，涉及防水锤设备，尤其涉及智能水锤消除罐***及使用方法。

背景技术

水锤消除罐是一种有效的主动型水锤防护设备，当由于停泵或其它原因造成管道压力下降，内胆式水锤消除罐通过向管道补水的方式防止负压产生，从源头上解决停泵水锤和断流弥合水锤；当从管道下游返回正压时，罐内的气体被压缩，从而平抑正压峰值，它可以完全替代传统的双向调压塔。

内胆式水锤消除罐被亲切的称作“水锤卫士”，内胆式水锤消除罐分为立式和卧式两种，两种的结构原理相同，内胆式水锤消除罐安装好后，向罐内充入一定压力(根据水力过渡计算的结果)的压缩气体(氮气或干燥空气)，内胆被挤瘪，内胆中水的体积为零，正常通水时，由于水的压力大于预充气体的压力，水进入内胆，气体被压缩，压力变大，体积变小，内胆式水锤消除罐内有一部分水，一部分压缩氮气，水和压缩氮气被内胆隔离开来，不论由于何种原因管道中压力下降，内胆式水锤消除罐内的水在压缩氮气的挤压下进入管道，防止负压产生，也就防止了停泵水锤和管线断流弥合水锤的产生。

传统的立式和卧式水锤消除罐不具备智能控制功能，采用的是手动控制，配置常规液位计、压力计和检漏计仪表，在现场查看各仪表上的监测值，水锤消除罐对水***的保护功能依赖于严谨的水力计算，如初始充气压力，稳态时气体压力及体积、稳态内胆储水容积等、峰值状态等，传统的水锤消除罐不具备智能化的参数状态检测及保护、这些对于水锤消除罐的正常运行、保护功能及检验使用效果至关重要。

发明内容

本发明要解决的问题是在于提供智能水锤消除罐***及使用方法，可实时监测水锤消除罐的工作压力、液位高度、是否漏水、漏气、执行器状态等，具有预警和保护的作用，对水锤消除罐正常运行起到实时监测和可靠控制及保护作用，自动进行实时的精确补气，并且能够检验水锤消除罐理论参数，优化使用效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：智能水锤消除罐***，包括本体和设在本体内的气囊，所述气囊的出口与介质传输管道连通且二者之间设有阻抗组件；

所述本体的侧面设有采集本体内液体的液位传感器；所述本体的上端设有压力传感器，用来采集所述本体内气体的压力；所述本体的上端还设有充气嘴，所述充气嘴通过补气管与气源装置连通，所述补气管上设有补气阀执行器，所述本体的底部设有检漏传感器；

所述液位传感器、压力传感器、补气阀执行器和检漏传感器均通过控制线路与控制中心电连接。

进一步的，所述控制中心包括控制柜和人机界面触摸屏，所述控制柜为PLC程序控制，所述控制柜可安装在泵房内，也可以安装在本体上，所述人机界面触摸屏可实时显示数据并实现人机互动。

进一步的，所述液位传感器位为磁翻板液位计，直观反映液位高温，并反馈到控制中心，所述压力传感器包括压力变送器和耐震压力表，所述压力变送器用于监测本体内的压力，所述耐震压力表用于测量本体内的气体压力；所述本体上还设有安全阀和检修阀，安全阀用于释放本体内气体压力，所述充气嘴与本体之间设有截止阀。

进一步的，所述阻抗组件包括阻抗主管和阻抗支管，所述阻抗主管的一端与水锤消除罐的出口连通，另一端与介质传输管道连通，所述阻抗主路上从介质传输管道端到水锤消除罐，依次设有第一手动阀、第二止回阀和第二手动阀，所述第二止回阀在所述水锤消除罐向介质传输管道补水时打开，反之则关闭；所述阻抗支路的两端连接所述第二止回阀的两端，所述阻抗支路上设有与所述第二止回阀并联的手动球阀；所述介质传输管道上设有水泵和第一止回阀，所述阻抗主管设在所述第一止回阀远离所述水泵的一端，且靠近介质流向的一侧。

进一步的，所述第一手动阀和第二手动阀均为手动偏心半球阀，所述第一止回阀为轴流式止回阀，介质在介质传输管道内形成水柱，所述水泵停泵后，当水柱惯性耗尽，即正向流速减低为0时，第一止回阀关闭，所述第一手动阀和第二手动阀均处于常开状态，补水时，所述手动球阀和第二止回阀打开。

进一步的，所述水锤消除罐为内胆式水锤消除罐，所述水锤消除罐采用的本体为立式或卧式结构。

进一步的，所述本体为立式结构，所述本体的上端设有螺纹连接的上法兰，下端设有螺纹连接的下法兰，所述本体为空腔罐体结构，所述本体的内部设置气囊，所述上法兰对气囊的上端进行压覆固定，所述下法兰对气囊的下端进行压覆固定；所述下法兰的上端面设有防护筒，所述防护筒向上伸入到所述本体内设置，所述定位防护筒与所述本体的内壁之间预留安装气囊的间隙，所述防护筒上设有通孔，所述通孔的面积之和等于进出水管的总面积。

进一步的，所述防护筒的上端面为球形，所述通孔包括顶孔和侧孔，所述顶孔设在所述防护筒的上端球形面上，所述侧孔设在所述防护筒的侧面，介质，过侧孔与介质流通管道连通，所述顶孔的直径小于所述侧孔的直径，所述顶孔的直径为8-12mm，所述顶孔在所述防护筒上均布设置，从所述防护筒的俯视图看，在不同一直线上的三个相邻的顶孔构成正三角形结构。

进一步的，所述防护筒的顶端高于所述本体内壁的最小端设置，所述防护筒的两侧距离所述本体内壁的距离一致，所述上法兰的下方设有导向环，导向环的下端面低于所述本体内壁的上端设置，所述导向环上设有流通孔，所述本体的侧面设有维修梯，所述维修梯与所述本体通过加强杆连接，所述本体的下端设有支座，所述支座通过地脚螺钉与地面固定连接。

智能水锤消除罐***的使用方法，包括以下步骤，

S1、安装本体和气囊，将本体固定在地面上，将气囊打开后卷起放入到本体中，然后将气囊与本体固定，气囊的出口与介质传输连通设置；

S2、进行零件的安装和试验，控制中心与所述液位传感器、压力传感器、补气阀执行器和检漏传感器电连接，对其进行控制，并实时的显示数据在人机界面触摸屏上；进行整体密封性试验，以不漏水为合格；

S3、运行过程中的实时监控及补气是否执行判定，根据判定结果，执行是否补气动作，设预充压缩气体的压力为P1，水锤消除罐容积为V1，工作时气体压力为P2，工作时压缩气体体积为V2；

V1为已知初始化参数输入，P1和P2由压力传感器采集得到；

根据气体等温变化定律：P1×V1＝P2×V2，得出工作时的压缩气体体积V2＝P1V1/P2。同时算出气囊内胆水体积V3＝V1-V2；

根据罐内容积与水位高度的关系(如下)，算出工作时的水位高度H；

R为本体的内半径；

计算高度H与液位传感器采集的实际液位高度h进行比较，自动发出预警或控制指令，当采集的实际高度h与计算高度H超出正常偏差后，自动控制进气阀补气。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。

1、本发明设置多个传感器，可实时监测水锤消除罐的工作压力、液位高度、是否漏水、漏气、执行器状态等，具有预警和保护的作用，对水锤消除罐正常运行起到实时监测和可靠控制及保护作用，自动进行实时的精确补气，并且能够检验水锤消除罐理论参数，优化使用效果；

2、本发明设置阻抗主路和阻抗支路，补水的时候，阻抗主路和阻抗支路同时打开，但是阻抗主路上的第二止回阀只可补水，有效防止水的倒流，保证水锤消除罐向介质传输管道补水的阻抗须远小于管道向内胆式水锤消除罐灌水的阻抗，有效防止水锤，延长水泵和水锤消除罐的使用寿命；

3、本发明第一止回阀采用轴流式止回阀，介质在介质传输管道内形成水柱，水泵停泵后，当水柱惯性耗尽，即正向流速减低为0时，第一止回阀关闭，有效避免水柱向后流动冲击水泵；

4、实施例其一中，立体结构的本体结构简单，自动运行，安全可靠，介质被储存在橡胶内胆里，不与罐体接触，不会锈蚀罐体；内胆选用橡胶，不会对介质产生污染；气体被储存在内胆与罐体之间，不会泄露，不需要频繁充气；可以防止停泵水锤和弥合水锤；

5、本发明设置防护筒和防护筒，保证介质正常流动，同时有效对气囊进行限位，在气囊内胆***压力低时，有效防止气囊进入管道而被卡住损坏，延长了气囊的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明智能水锤消除罐***结构示意图；

图2是本发明阻抗组件的结构示意图；

图3是本实用本体作为立式结构实施例的结构示意图；

图4是本发明图3的A部详图；

图5是本发明图3的B部详图；

图6是本发明防护筒的俯视图；

图7是本实用新三个顶孔的布局图；

图8是本发明压力与液位高度的线性比例图。

附图标记：

1、阻抗主管；11、第一手动阀；12、第二止回阀；13、第二手动阀；2、阻抗支管； 21、手动球阀；3、介质传输管道；4、第一止回阀；5、水泵；6、水锤消除罐；61、本体；62、支座；621、地脚螺钉；63、维修梯；64、护栏；65、防护筒；66、下法兰；662、顶孔；663、侧孔；67、上法兰；671、管座；672、导向环；673、流通孔；7、气囊；8、磁翻板液位计；20、压力变动器；30、耐震压力；40、检修阀；50、安全阀；60、补气嘴；70、截止阀；80、补气阀执行器；90、气源装置；100、控制中心；200、人机界面触摸屏。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1～图7所示，本发明为智能水锤消除罐***，包括本体61的侧面设有采集本体61内液体的液位传感器；本体61的上端设有压力传感器，用来采集本体61内气体的压力；本体61的上端还设有充气嘴，充气嘴通过补气管与气源装置90连通，补气管上设有补气阀执行器80，本体61的底部设有检漏传感器；

液位传感器、压力传感器、补气阀执行器80和检漏传感器均通过控制线路与控制中心100电连接。

优选地，控制中心100包括控制柜和人机界面触摸屏200，控制柜为PLC程序控制，控制柜可安装在泵房内，也可以安装在本体61上，人机界面触摸屏200可实时显示数据并实现人机互动，人机界面进行状态展示包括正常工作图形界面、工作压力、液位高度、是否漏水、漏气、执行器状态等和参数设定及人员控制操作。

优选地，液位传感器位为磁翻板液位计8，直观反映液位高度，并反馈到控制中心100，压力传感器包括压力变送器和耐震压力30表，压力变送器用于监测本体61内的压力，耐震压力30表用于测量本体61内的气体压力；本体61上还设有安全阀50和检修阀40，安全阀50用于本体61内外压力，充气嘴与本体61之间设有截止阀70。

如图2所示，阻抗组件包括阻抗主管1和阻抗支管2，阻抗主管1的一端与水锤消除罐6的出口连通，另一端与介质传输管道3连通，阻抗主路上从介质传输管道3端到水锤消除罐6，依次设有第一手动阀11、第二止回阀12和第二手动阀13，第二止回阀 12在水锤消除罐6向介质传输管道3补水时打开，反之则关闭；

阻抗支路的两端连接第二止回阀12的两端，阻抗支路上设有与第二止回阀12并联的手动球阀21；

介质传输管道3上设有水泵5和第一止回阀4，阻抗主管1设在第一止回阀4远离水泵5的一端，且靠近介质流向的一侧。

优选地，第一手动阀11和第二手动阀13均为手动偏心半球阀，结构简单，稳定性高，成本低，二者均处于敞开状态，保证介质的流通。

优选地，第一止回阀4为轴流式止回阀，此结构动作灵敏，圆形的特殊结构让其在长输管线或者是空压机的出口等处安装时变得十分简单，能够水平或者是垂直进行安装，它的行程因为圆形的盘状结构也会较短，只带有一个密封面，因此制造起来十分方便。

优选地，介质在介质传输管道3内形成水柱，水泵5停泵后，当水柱惯性耗尽，即正向流速减低为0时，第一止回阀4关闭，有效避免水柱向后流动冲击水泵5。

优选地，水锤消除罐6为内胆式水锤消除罐6，相对普通的水锤消除罐6，使用寿命更长，消除水锤的效果更稳定，水锤消除罐6为立式或卧式结构，均可采用本申请中的结构。

优选地，第一手动阀11和第二手动阀13均处于常开状态，保证介质可从水锤消除罐6更快速更顺利的进行补水，补水时，手动球阀21和第二止回阀12打开，保证介质流动，第二止回阀12只可出水，有效防止水倒流。

在实际工作过程中，为了充分发挥内胆式水锤消除罐6对介质传输管道3的消除负压能力，必须使内胆式水锤消除罐6内的稳态压力完全补向介质传输管道3的末端方向，即水流的传送方向，不能向水泵5方向补水而拍击第一止回阀4，内胆式水锤消除罐6 和介质传输管道3是一个连通器，因此，只要介质传输管道3压力降低，内胆式水锤消除罐6就会向介质传输管道3进行补水，为了充分发挥内胆式水锤消除罐6的消除负压能力，使内胆式水锤消除罐6内的稳态压力完全补向介质传输管道3的末端方向，不向水泵5方向补水而拍击第一止回阀4，本申请保证水只能向介质传输管道3的末段方向流动，而无法向水泵5方向流动，延长了水泵5的使用寿命。

水泵5出口的第一止回阀4采用自动追踪水柱惯性耗尽之时即正向流速降低至0的时刻，自动关闭阀瓣的阀门，即轴流式止回阀，停泵后，管道中的水由于惯性继续向介质传输管道3的末端方向流动，但流速开始下降，介质传输管道3中的压力也下降，内胆式水锤消除罐6内的水补充进入到介质传输管道3，跟随介质传输管道3中的水一起向介质传输管道3末端流动，当水柱惯性耗尽即正向流速降低至0时，轴流式止回阀关闭，介质传输管道3中的水柱不能逆流至水泵5，因此内胆式水锤消除罐6内的稳态压力完全补向介质传输管道3的末端方向，不向水泵5方向补水而拍击第一止回阀4；

内胆式水锤消除罐6向介质传输管道3补水的阻抗须远小于管道向内胆式水锤消除罐6灌水的阻抗，即内胆式水锤消除罐6向介质传输管道3补水的流速大，管道向内胆式水锤消除罐6灌水的流速小。也就是内胆式水锤消除罐6向介质传输管道3补水的管径大，管道向内胆式水锤消除罐6灌水的管径小，本申请总采用子母型止回阀，第一手动阀11和第二手动阀13均处于常开状态，第二止回阀12在内胆式水锤消除罐6向介质传输管道3补水时打开，反之则关闭，当内胆式水锤消除罐6向介质传输管道3补水时，水可以通过手动球阀21和第二止回阀12一起向介质传输管道3补充，因此，流通面积大，阻抗小，流量大；当管道向内胆式水锤消除罐6灌水时，止回阀关闭，水只能通过手动球阀21进入，因此流通面积小，阻抗大，流量小。

内胆式水锤消除罐安装好后，向罐内充入一定压力(根据水力过渡计算的结果)的压缩气体(氮气或干燥空气)，内胆被挤瘪，内胆中水的体积为零，正常通水时，由于水的压力大于预充气体的压力，水进入内胆，气体被压缩，压力变大，体积变小，内胆式水锤消除罐内有一部分水，一部分压缩氮气，水和压缩氮气被内胆隔离开来，不论由于何种原因管道中压力下降，内胆式水锤消除罐内的水在压缩氮气的挤压下进入管道，防止负压产生，也就防止了停泵水锤和管线断流弥合水锤的产生。

如图3-图7所示，本发明为蓄能式调压罐体结构，包括本体，本体的上端设有螺纹连接的上法兰67，下端设有螺纹连接的下法兰66，本体为空腔罐体结构，本体的内部设置气囊7，上法兰67对气囊7的上端进行压覆固定，下法兰66对气囊7的下端进行压覆固定；

下法兰66的上端面设有防护筒65，防护筒65向上伸入到本体内设置，防护筒65 与本体的内壁之间预留安装气囊7的间隙，防护筒65上设有通孔，通孔的面积之和等于进出水管的总面积。

本体由Q345R材质制成，气囊7采用橡胶气囊7，橡胶内胆具备良好的耐磨性，能满足蓄能式调压罐在长期正常工作时，内胆与罐壁之间的接触和摩擦。

本体上设置注气孔、观察孔、压力表、压力传感器、液位传感器，具有在线实时监测漏气、漏水和漏压，正常运行时，气和水的比例基本不变，如果发生漏气问题，蓄能式调压罐内液位会上升，液位传感器会感知发出报警，蓄能式调压罐下部安装有光电液位开关，正常情况下，与气体接触，不会发出报警，如果发生漏水问题，光电液位开关就会联通，发出报警信号；如果出现漏压的问题，压力传感器会把压力信息传输到PLC 控制柜，控制柜做出判断并报警的能力，本结构连接部位的密封性应可在线监测以及处理(，如果设备连接部位的密封性出了问题，气体会泄露，本结构内液位会上升，液位传感器会感知发出报警，本体内外表面均精细加工，并进行防腐喷涂，本体内采用永久性的防腐保护措施，除密封件外，非加工区全部喷涂环氧树脂涂层，涂层厚度满足30年使用寿命磨腐蚀要求。

优选地，下端面的上端中部设有防护筒65，防护筒65的上端面为球形，对气囊7 进行定位和防护；更优选地，通孔包括顶孔662和侧孔663，顶孔662设在防护筒65的上端球形面上，侧孔663设在防护筒65的侧面，介质通过侧孔663和顶孔662与介质流通管道连通。

优选地，顶孔662的直径小于侧孔663的直径，顶孔662的直径为8-12mm，在本申请中，顶孔662的直径为10mm，侧孔663的直径为12mm。

优选地，顶孔662在防护筒65上均布设置，从防护筒65的俯视图看，在不同一直线上的三个相邻的顶孔662构成正三角形结构，保证介质流动的均衡性，避免局部水流过大，造成对气囊7的冲击性不稳定，此机构进一步提升了气囊7使用过程中定位的稳定性，延长了气囊7的使用寿命。

优选地，防护筒65的顶端高于本体内壁的最小端设置，防护筒65的两侧距离本体内壁的距离一致，给气囊7预留安装空间的同时，起到限位和导向作用。

优选地，上法兰67上设有管座671，管座671的一端与气囊7的内部连通，另一端外接监测设备，上法兰67的下方设有导向环672，导向环672的下端面低于本体61内壁的上端设置，导向环672上设有流通孔673，导向环672的设置对气囊7的上端进行导向和限位，与防护筒65的作用相同。

优选地，本体61的侧面设有维修梯63，维修梯63与本体通过加强杆连接，强度高，方便后续的维护和保养，本体的下端设有支座62，支座62通过地脚螺钉621与地面固定连接，安装更加方便，更加稳固和可靠。

优选地，本体的上端设有护栏64，侧面设有与磁翻板液位计8连通的侧法兰，侧法兰设在本体的上部，下法兰66的下端与磁翻板液位计8的下端连通设置，磁翻板液位计 8对罐内水位进行监控、压力传感器对水压进行监控，本结构安装在输水管线母管旁，设备无需日常维修维护，本结构设置有空气安全阀，即安全泄压装置，在各种运行操作下可能出现的水锤压力超压时，将空气排出，降低***压力，保护橡胶内胆及罐体安全，本结构设置压力显示，每台出厂时装上一个压力表和一个压力变送器，能有效监测气囊7 压力是否出现异常，同时在罐体设计时设置气囊7发生破裂或损坏时的报警元件，光电液位开关，压力、液位监测设备及气囊7损坏报警设备具备Modbus RS485通讯接口及二次仪表。

在实际工作过程中，现将本体放倒，将气囊7先打开然后再卷起后放置到本体61内，操作人员通过维修孔进入到本体内，将气囊7打开，然后通过上法兰67和下法兰66将气囊7固定在本体上，用肥皂水对所有气体连接处做气体泄漏测试，如有泄漏，把水锤罐内的所有介质(气体和水)排出，修理泄漏处然后重新检测。

本结构装在泵止回阀的下游，离止回阀越近越好，在管网和本结构之间安装一个检修阀，这样可以有办法将本结构和管网分离开，在检修阀和本结构中间安装一个旁通管，旁通管上安装一个排水阀。

为了防止气囊7在***压力低时，气囊7进入管道而被卡住损坏，在内胆式水锤消除罐与管道连接的地方设置防护筒65，防护筒65为球形，防护筒65的顶端设有多个顶孔662，侧面设有多个侧孔663，所有顶孔662和侧孔663的面积之和等于进出水管总面积，保证水能顺畅的进出内胆式水锤消除罐，由于顶孔662和侧孔663的直径较小，有效防止气囊7进入管道而被卡住损坏。

内胆式水锤消除罐连接在水泵出水侧的压力供水管道上，用于消减停泵水锤，由压力罐(内含气水分离气囊)和相关附属设备等组成，它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化，内胆式水锤消除罐向管道补水或吸收管路中的过高压力，当水泵突然停止运行后，压力供水管道起端处压力降低，内胆式水锤消除罐向管道补水，可以有效平衡低压，此时内胆式水锤消除罐中水量减少，气体膨胀；当水锤波返回时，压力供水管道起端压力升高，内胆式水锤消除罐进水，吸收管道内过高的压力，内胆式水锤消除罐中水量增加，气体被压缩，起了气垫作用，从而有效抵抗了水锤对管路***产生的不利影响。

智能水锤消除罐***的使用方法，包括以下步骤，

S1、安装本体61和气囊7，将本体61固定在地面上，将气囊7打开后卷起放入到本体61中，然后将气囊7与本体61固定，气囊7的出口与介质传输连通设置；

S2、进行零件的安装和试验，控制中心100与所述液位传感器、压力传感器、补气阀执行器80和检漏传感器电连接，对其进行控制，并实时的显示数据在人机界面触摸屏 200上；进行整体密封性试验，以不漏水为合格；

在判定是否泄漏的时候，内胆式水锤消除罐6内实际压力与体积乘积值小于初设值的90％时，应能报警，根据气体等温变化定律，内胆式水锤消除罐6内实际压力与压缩氮气体积乘积值应为一定值，当内胆式水锤消除罐6内实际压力与体积乘积值小于初设值的90％时，也就意味着内胆式水锤消除罐6内的氮气发生了泄漏，可以通过监测压力水在气囊7内部的水位高度H与内胆式水锤消除罐6内的压力的关系来判断是否发生泄漏，内胆式水锤消除罐6内压力与气囊7内部的水位高度H是一一对应的关系，当气囊7内部实际液位高度比它应该处于的液位高度高时，就说明氮气发生了泄漏。

实施方案：当水泵5打开，管道开始向内胆式水锤消除罐6进水时，记录压力和液位高度的对应数据并绘制成曲线，并绘制出一条设定值,如图8中的B线所示，(实际压力与体积乘积值)的90％的曲线，如图8中的A线所示，当实际液位高于对应压力下的红线时，则发出报警信号。

S3、运行过程中的实时监控及补气是否执行判定，根据判定结果，执行是否补气动作，设预充压缩气体的压力为P1，水锤消除罐容积为V1，工作时气体压力为P2，工作时压缩气体体积为V2；

V1为已知初始化参数输入，P1和P2由压力传感器采集得到；

根据气体等温变化定律：P1×V1＝P2×V2，得出工作时的压缩气体体积V2＝P1V1/P2。同时算出气囊内胆水体积V3＝V1-V2；

根据罐内容积与水位高度的关系(如下)，算出工作时的水位高度H；

R为本体的内半径；

计算高度H与液位传感器采集的实际液位高度h进行比较，自动发出预警或控制指令，当采集的实际高度h与计算高度H超出正常偏差后，自动控制进气阀补气。

因为氮气室内的气体压力始终与气压罐的进水压力相等，所以我们不能采用压力表或压力传感器的压力读数来衡量氮气是否变少，虽然氮气很难溶于水，但长久之后氮气也会逐渐减少，若不定期补气，将会影响气压罐的防水锤能力。可以通过监测内胆式水锤消除罐的液位高度来判断氮气量的变化。

如果氮气室内的氮气量变少，则稳态水位会逐渐升高。当稳态水位到达设定高度时，氮气钢瓶进气管上的电磁阀打开，氮气向罐内补充。随着氮气室内氮气量的增加，液位缓慢降低，当液位降低至原来的稳态液位时，切断电磁阀，氮气钢瓶停止补气。

在初次安装完成后，在人机界面输入初始预充气压值P1，切换至启动后，控制柜自动控制进气阀和气源装置开启对罐内进行充气，达到预设气压P1后停止，并且控制柜自动计算***正常通水后的工作参数，正常通水后，进行图形化的***工作状态展示，实时显示目前实际工作状态、气压P2、水位h等，发生异常时，实际采集液位h与计算液位H出现超差，控制进气阀和起源装置启动补气；检测到内胆漏水后，发出预警。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.智能水锤消除罐***，其特征在于：包括本体和设在本体内的气囊，所述气囊的出口与介质传输管道连通且二者之间设有阻抗组件；

所述本体的侧面设有采集本体内液体的液位传感器；所述本体的上端设有压力传感器，用来采集所述本体内气体的压力；所述本体的上端还设有充气嘴，所述充气嘴通过补气管与气源装置连通，所述补气管上设有补气阀执行器，所述本体的底部设有检漏传感器；

所述液位传感器、压力传感器、补气阀执行器和检漏传感器均通过控制线路与控制中心电连接。

2.根据权利要求1所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述控制中心包括控制柜和人机界面触摸屏，所述控制柜为PLC程序控制，所述控制柜可安装在泵房内，也可以安装在本体上，所述人机界面触摸屏可实时显示数据并实现人机互动。

3.根据权利要求1所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述液位传感器位为磁翻板液位计，直观反映液位高度，并反馈到控制中心，所述压力传感器包括压力变送器和耐震压力表，所述压力变送器用于监测本体内的压力，所述耐震压力表用于测量本体内的气体压力；所述本体上还设有安全阀和检修阀，安全阀用于释放本体内气体压力，所述充气嘴与本体之间设有截止阀。

4.根据权利要求1所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述阻抗组件包括阻抗主管和阻抗支管，所述阻抗主管的一端与水锤消除罐的出口连通，另一端与介质传输管道连通，所述阻抗主路上从介质传输管道端到水锤消除罐，依次设有第一手动阀、第二止回阀和第二手动阀，所述第二止回阀在所述水锤消除罐向介质传输管道补水时打开，反之则关闭；所述阻抗支路的两端连接所述第二止回阀的两端，所述阻抗支路上设有与所述第二止回阀并联的手动球阀；所述介质传输管道上设有水泵和第一止回阀，所述阻抗主管设在所述第一止回阀远离所述水泵的一端，且靠近介质流向的一侧。

5.根据权利要求4所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述第一手动阀和第二手动阀均为手动偏心半球阀，所述第一止回阀为轴流式止回阀，介质在介质传输管道内形成水柱，所述水泵停泵后，当水柱惯性耗尽，即正向流速减低为0时，第一止回阀关闭，所述第一手动阀和第二手动阀均处于常开状态，补水时，所述手动球阀和第二止回阀打开。

6.根据权利要求1所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述水锤消除罐为内胆式水锤消除罐，所述水锤消除罐采用的本体为立式或卧式结构。

7.根据权利要求6所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述本体为立式结构，所述本体的上端设有螺纹连接的上法兰，下端设有螺纹连接的下法兰，所述本体为空腔罐体结构，所述本体的内部设置气囊，所述上法兰对气囊的上端进行压覆固定，所述下法兰对气囊的下端进行压覆固定；所述下法兰的上端面设有防护筒，所述防护筒向上伸入到所述本体内设置，所述定位防护筒与所述本体的内壁之间预留安装气囊的间隙，所述防护筒上设有通孔，所述通孔的面积之和等于进出水管的总面积。

8.根据权利要求7所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述防护筒的上端面为球形，所述通孔包括顶孔和侧孔，所述顶孔设在所述防护筒的上端球形面上，所述侧孔设在所述防护筒的侧面，介质通过侧孔和顶孔与介质流通管道连通，所述顶孔的直径小于所述侧孔的直径，所述顶孔的直径为8-12mm，所述顶孔在所述防护筒上均布设置，从所述防护筒的俯视图看，在不同一直线上的三个相邻的顶孔构成正三角形结构。

9.根据权利要求8所述的智能水锤消除罐***，其特征在于：所述防护筒的顶端高于所述本体内壁的最小端设置，所述防护筒的两侧距离所述本体内壁的距离一致，所述上法兰的下方设有导向环，导向环的下端面低于所述本体内壁的上端设置，所述导向环上设有流通孔，所述本体的侧面设有维修梯，所述维修梯与所述本体通过加强杆连接，所述本体的下端设有支座，所述支座通过地脚螺钉与地面固定连接。

10.权利要求1-9任一项所述的智能水锤消除罐***的使用方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、安装本体和气囊，将本体固定在地面上，将气囊打开后卷起放入到本体中，然后将气囊与本体固定，气囊的出口与介质传输连通设置；

S2、进行零件的安装和试验，控制中心与所述液位传感器、压力传感器、补气阀执行器和检漏传感器电连接，对其进行控制，并实时的显示数据在人机界面触摸屏上；进行整体密封性试验，以不漏水为合格；

S3、运行过程中的实时监控及补气是否执行判定，根据判定结果，执行是否补气动作，设预充压缩气体的压力为P1，水锤消除罐容积为V1，工作时气体压力为P2，工作时压缩气体体积为V2；

V1为已知初始化参数输入，P1和P2由压力传感器采集得到；

根据气体等温变化定律：P1×V1＝P2×V2，得出工作时的压缩气体体积V2＝P1V1/P2。同时算出气囊内胆水体积V3＝V1-V2；

根据罐内容积与水位高度的关系(如下)，算出工作时的水位高度H；

R为本体的内半径；

计算高度H与液位传感器采集的实际液位高度h进行比较，自动发出预警或控制指令，当采集的实际高度h与计算高度H超出正常偏差后，自动控制进气阀补气。

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