CN202208903U - 垂直循环水流试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的垂直循环水流试验装置包括试验水槽、驱动***、采集控制***。试验水槽由水槽本体和循环管道组成，循环管道位于水槽本体下方，循环管道两端向上弯曲并分别连接水槽本体端部的进水口和出水口，构成内部水流相通的垂直循环回路。驱动***包括电机和旋桨，电机和旋桨同轴连接。采集控制***包括流量流速测量仪、计算机和变频器。流量流速测量仪测量试验水槽中的实际流速，并将测量数值输入计算机，经计算机运算分析后，输出指令至变频器，自动控制与调节电机与旋桨转速，从而使试验水槽中的流速稳定在预设数值范围内。本实用新型实现了大流量、低功耗、高流速的设计，为海洋环境监测仪器设备和海洋能发电装置开展水流试验提供了可靠的试验技术手段。

Description

垂直循环水流试验装置

技术领域

本实用新型涉及水流试验装置，特别是涉及一种采用旋桨驱动水流垂直循环的试验装置。

背景技术

在海洋开发过程中，海洋环境监测技术、海洋能开发利用技术等高新技术的研究和发展是促进海洋可持续开发利用的重要环节。

然而，海洋环境是多变和复杂的，海流、风、波浪等要素直接作用于海洋环境监测仪器设备与海洋能发电装置之上，影响设备的强度和稳定性。

因此，在海洋环境监测仪器设备和海洋能发电装置研制过程中，室内模拟试验是重要的研究手段之一，通过室内海洋环境试验装置可再现海洋环境，检验海洋监测仪器设备和海洋能发电装置的技术指标和环境适应性，为海洋环境监测和海洋能开发利用技术发展提供科学依据，促进海洋高新科技研发成果的产业化进程。

海流是重要的海洋动力环境要素，模拟海流环境的水流试验水槽成为主要的室内海洋环境试验装置。目前，水流试验水槽主要形成水平循环水流，包括两种工作方式，水泵驱动或旋桨驱动。在高流速、大流量工况下，水泵驱动方式消耗电机功率巨大，增加试验成本。电机带动旋桨驱动的水平循环水流方式，试验设施占地面积太大，目前多为小规模设施。然而，小规模设施试验水槽中混流段短，试验区域不容易形成稳定的流场，影响试验数据的真实性。

发明内容

针对现有技术模拟海流环境的水流试验水槽所存在的问题，本实用新型推出新型的旋桨驱动工作方式的垂直循环水流试验装置，可以在高流速、大流量工况下实现低功耗运转，同时减少试验设施建设的占地面积。

本实用新型所涉及的垂直循环水流试验装置包括试验水槽、驱动***、采集控制***。试验水槽由水槽本体和循环管道组成，水槽本体呈长方体形状，固定在底座上，循环管道设置在水槽本体下部的底座内，循环管道位于水槽本体正下方。

水槽本体内部充满流水，两端为钢筋混凝土结构，两端下部设置出水口和进水口。水槽本体中间为试验区域，两侧为钢化玻璃结构，便于观察水槽本体内试验过程。

循环管道为密封管道，分段设计，每段两端设有法兰，法兰用螺栓连接，连接处填充密封材料。循环管道两端形成向上的弯管，两端的弯管分别与水槽本体两侧端下部的出水口和进水口连通。水槽本体两侧下部的出水口和进水口分别设置格栅整流装置。水槽本体与循环管道形成内部连通的水流垂直循环回路。

驱动***包括电机和旋桨，电机安装在水槽本体下部的底座上，电机与旋桨同轴连接。电机设置在水槽本体出水口下方的循环管道外侧，旋桨设置在循环管道内。电机轴沿循环管道中轴线穿过循环管道管壁连接旋桨，电机轴与循环管道管壁动密封连接。

采集控制***包括流量流速测量仪、计算机和变频器。流量流速测量仪设置在试验水槽的流水中，连接计算机输入端。计算机连接变频器，变频器连接驱动***的电机。

本实用新型所涉及的垂直循环水流试验装置进行流速试验时，首先在采集控制***计算机中设定水槽中的水流速度，变频器根据设定流速计算电机转速，加电启动电机，带动旋桨同时旋转，驱动循环管道中水体沿管道流动，水流经过水槽本体侧端下面连接的进水口进入上面的水槽本体，然后，流水穿过水槽本体另一侧端下面连接的出水口进入循环管道，在循环管道中重新获取旋桨的驱动力，继续进行水流循环。在水流循环过程中，流量流速测量仪测量试验水槽中的实际流速，并将测量数值输入计算机，经计算机运算分析后，输出指令至变频器，自动控制与调节电机与旋桨转速，从而使试验水槽中的流速稳定在预设数值范围内。

本实用新型所涉及的垂直循环水流试验装置实现了大流量、低功耗、高流速的设计，垂直循环水流回路减少试验设施建设的占地面积，为采用透平工作方式的海洋环境监测仪器设备和海洋能发电装置开展水流试验提供了可靠的试验技术手段。

附图说明

图1为本实用新型涉及的垂直循环水流试验装置结构示意图。

图中标记说明：

1、水槽本体                2、流水

3、流量流速测量仪      4、出水口

5、电机                       6、旋桨

7、循环管道                8、底座

9、进水口 。            

具体实施方式

现结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明。图1显示了本实用新型涉及的垂直循环水流试验装置的基本结构。如图1所示，本实用新型所涉及的垂直循环水流试验装置包括试验水槽、驱动***、采集控制***。试验水槽由水槽本体1和循环管道7组成，水槽本体1和循环管道7固定在底座8上。水槽本体1内部充满流水2，循环管道7位于水槽本体1正下方，循环管道7两端向上弯曲连接水槽本体1两侧端部的进水口9和出水口4，水槽本体1和循环管道7构成内部水流相通的垂直循环回路。

水槽本体1呈长方体形状，两端为钢筋混凝土结构，中间试验区域两侧为钢化玻璃。循环管道7两端形成向上的弯管，两端向上的弯管分别与水槽本体1的出水口4和进水口9连接，出水口4和进水口9均设置格栅整流装置。

驱动***包括电机5和旋桨6，电机5安装在底座8上，电机5同轴连接旋桨6。电机5设置在水槽本体1的出水口4下方循环管道7的外侧，旋桨6设置在循环管道7内。电机轴沿循环管道7中轴线穿过循环管道7管壁连接旋桨6，电机轴与循环管道7管壁动密封连接。

采集控制***包括流量流速测量仪3、计算机和变频器。流量流速测量仪3放置在水槽本体1的流水2之中。流量流速测量仪3设置在试验水槽的流水2中，采集流量流速的实测数值，并传输给计算机，计算机控制变频器，从而控制电机5与旋浆6的转速，使水槽本体1内的水流稳定在预设值。

流量流速测量仪3、计算机、变频器和电机5之间，均采用软线连接，输送电信号。

Claims (3)

1.一种垂直循环水流试验装置，包括试验水槽、驱动***、采集控制***，其特征在于：试验水槽由水槽本体和循环管道组成，水槽本体和循环管道固定在底座上，水槽本体内部充满水，循环管道位于水槽本体正下方，循环管道两端向上弯曲并分别连接水槽本体端部的进水口和出水口，水槽本体和循环管道构成内部水流相通的垂直循环回路；驱动***包括电机和旋桨，电机和旋桨同轴连接，旋桨设置在循环管道内；采集控制***包括流量流速测量仪、计算机和变频器，流量流速测量仪设置在试验水槽的流水中，并连接计算机输入端，计算机连接变频器，变频器连接驱动***的电机。

2.根据权利要求1所述的垂直循环水流试验装置，其特征在于：水槽本体呈长方体形状，两端为钢筋混凝土结构，中间试验区域两侧为钢化玻璃。

3.根据权利要求1所述的垂直循环水流试验装置，其特征在于：驱动***的电机安装在底座上，设置在水槽本体出水口下方的循环管道外侧，电机轴沿循环管道中轴线穿过循环管道管壁连接循环管道内的旋桨，电机轴与循环管道管壁动密封连接。

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