專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，特指一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)及其效率的測(cè)算方法。
背景技術(shù)：
2011年中央一號(hào)文件明確提出“把農(nóng)田水利作為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)”， 大力發(fā)展節(jié)水灌溉是解決我國(guó)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(shè)備水泵機(jī)組和旋轉(zhuǎn)式噴頭運(yùn)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(duì)旋轉(zhuǎn)式噴頭的研究都在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)需要保證旋轉(zhuǎn)式噴頭的設(shè)計(jì)工作壓力和設(shè)計(jì)流量，但并沒(méi)有同時(shí)考慮到水泵機(jī)組的運(yùn)行工況，而得出一系列旋轉(zhuǎn)式噴頭水力性能的試驗(yàn)參數(shù)。試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量整套噴灌系統(tǒng)的裝置效率。另外，實(shí)驗(yàn)室所測(cè)量的水泵機(jī)組或是旋轉(zhuǎn)式噴頭的性能參數(shù)并不能真實(shí)反映實(shí)際應(yīng)用中整套噴灌系統(tǒng)的性能并會(huì)造成能源浪費(fèi)等一系列問(wèn)題。因此，有必要設(shè)計(jì)出能夠同時(shí)保證水泵機(jī)組和旋轉(zhuǎn)式噴頭在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行，并能夠測(cè)量裝置效率的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)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(yàn)精度高的旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)和方法，克服了在測(cè)量旋轉(zhuǎn)式噴頭常規(guī)水力特性時(shí)，不能準(zhǔn)確獲知水泵機(jī)組的運(yùn)行情況，從而無(wú)法保證水泵機(jī)組在最優(yōu)工況點(diǎn)下進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)的技術(shù)問(wèn)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(yàn)設(shè)備，旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)包括真空泵、小水泵機(jī)組、大水泵機(jī)組、小泵進(jìn)水管、大泵進(jìn)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(shí)與小泵出水管和大泵出水管連接，連接處分別設(shè)有球閥進(jìn)行開(kāi)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(jī)組或是大水泵機(jī)組完成供水的啟動(dòng)工作。小泵入水管和大泵入水管處設(shè)有真空表，用于讀取水泵機(jī)組工作時(shí)的入口真空度；小泵出水管和大泵出水管處設(shè)有壓力計(jì)和壓力調(diào)節(jié)閥，用于控制水泵機(jī)組工作時(shí)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(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，用于適當(dāng)分流水泵機(jī)組出口的流量，以使水泵機(jī)組在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行。小泵出水管和大泵出水管處設(shè)有流量計(jì)，用于讀取水泵機(jī)組工作時(shí)流入試驗(yàn)測(cè)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(shè)有仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)底端設(shè)有球形轉(zhuǎn)體，主供水管的分支路頂端也設(shè)有球形轉(zhuǎn)體，所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)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(yùn)動(dòng)副連接，使旋轉(zhuǎn)式噴頭旋轉(zhuǎn)軸線與鉛垂線可以?xún)A斜至任意角度，仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與主供水管路的球形轉(zhuǎn)動(dòng)副外側(cè)包裹一層橡皮墊，用于防止管路連接處會(huì)發(fā)生漏水的情況。旋轉(zhuǎn)式噴頭入口管處設(shè)有壓力計(jì)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(jì)處設(shè)有儀器保護(hù)裝置，用于防止壓力計(jì)等試驗(yàn)測(cè)量設(shè)備會(huì)發(fā)生受潮等不利影響。本發(fā)明的測(cè)試方法為根據(jù)所需試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力來(lái)選擇采用大水泵機(jī)組或小水泵機(jī)組；開(kāi)啟真空泵輔助水泵機(jī)組完成啟動(dòng)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(lái)控制水泵機(jī)組的揚(yáng)程，使水泵機(jī)組在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行；調(diào)節(jié)回水管處的流量控制閥來(lái)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(lái)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(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行角度定位，對(duì)旋轉(zhuǎn)式噴頭的水力特性進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，同時(shí)保證水泵機(jī)組和旋轉(zhuǎn)式噴頭在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行，通過(guò)管路中各壓力計(jì)的測(cè)量，由測(cè)量的管路損失計(jì)算出管路效率，將水泵機(jī)組效率、管路效率、噴頭效率相乘，最后測(cè)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置，根據(jù)水泵機(jī)組的型號(hào)、旋轉(zhuǎn)式噴頭的種類(lèi)和數(shù)量以及試驗(yàn)場(chǎng)所的實(shí)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，所測(cè)量的水泵機(jī)組和旋轉(zhuǎn)式噴頭的性能參數(shù)能夠真實(shí)反映實(shí)際應(yīng)用狀況下的性能參數(shù)，提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，節(jié)約了能源，具有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。


圖I為旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)示意圖。圖2為仰角調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)組，14.真空泵吸氣管，15.小泵出水管，16.球閥，17.壓力計(jì)，18.流量計(jì)，
19.壓力調(diào)節(jié)閥，20.大水泵機(jī)組，21.大泵出水管，22.球閥，23.壓力計(jì)，24.流量計(jì)，25.壓力調(diào)節(jié)閥，26.仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，27.壓力調(diào)節(jié)閥，28.壓力計(jì)，29.儀器保護(hù)裝置，30.旋轉(zhuǎn)式噴頭，31橡皮墊。
具體實(shí)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(jī)組13，真空泵吸氣管14，壓力計(jì)17，流量計(jì)18，大水泵機(jī)組20，壓力計(jì)23，流量計(jì)24，仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)26，壓力計(jì)28，儀器保護(hù)裝置29和旋轉(zhuǎn)式噴頭30。在采用本發(fā)明做試驗(yàn)之前，首先確定所需試驗(yàn)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)式噴頭的種類(lèi)和數(shù)量，搭建出相應(yīng)數(shù)量的仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)26、壓力調(diào)節(jié)閥27、壓力計(jì)28、儀器保護(hù)裝置29和旋轉(zhuǎn)式噴頭30，確定旋轉(zhuǎn)式噴頭30的設(shè)計(jì)工作壓力并計(jì)算出試驗(yàn)測(cè)試區(qū)域內(nèi)的設(shè)計(jì)流量。當(dāng)設(shè)計(jì)工作壓力、設(shè)計(jì)流量較小時(shí)，開(kāi)啟小水泵機(jī)組13并關(guān)閉大水泵機(jī)組20對(duì)管路供水進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量；當(dāng)設(shè)計(jì)工作壓力、設(shè)計(jì)流量較大時(shí)，開(kāi)啟大水泵機(jī)組20并關(guān)閉小水泵機(jī)組13對(duì)管路供水進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量。本發(fā)明的一種旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)包括小水泵機(jī)組13供水試驗(yàn)測(cè)試和大水泵機(jī)組20供水試驗(yàn)測(cè)試兩個(gè)狀態(tài)。實(shí)施例I :小水泵機(jī)組13供水試驗(yàn)測(cè)試的工作過(guò)程如下。關(guān)閉球閥22，關(guān)閉壓力調(diào)節(jié)閥25，開(kāi)啟球閥5，開(kāi)啟球閥16，啟動(dòng)真空泵12。此時(shí)， 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(yùn)行一段時(shí)間之后，開(kāi)啟小水泵機(jī)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(jī)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(kāi)度對(duì)小水泵機(jī)組13進(jìn)行分流，讀取流量計(jì)18，使流量計(jì)18的數(shù)值接近試驗(yàn)中旋轉(zhuǎn)式噴頭30的設(shè)計(jì)流量。調(diào)節(jié)壓力控制閥27的開(kāi)度，讀取壓力計(jì)28的數(shù)值，使旋轉(zhuǎn)式噴頭30達(dá)到設(shè)計(jì)工作壓力。調(diào)節(jié)壓力控制閥19的開(kāi)度，讀取真空表3和壓力計(jì)17的數(shù)值，測(cè)量出小水泵機(jī)組13的揚(yáng)程。水泵的轉(zhuǎn)速由小水泵機(jī)組13的供給電壓確定，通過(guò)對(duì)流量控制閥I和壓力控制閥19的微調(diào)， 控制小水泵機(jī)組13的揚(yáng)程，使小水泵機(jī)組13在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行。調(diào)節(jié)仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)26， 使旋轉(zhuǎn)式噴頭30的旋轉(zhuǎn)軸線偏離鉛垂線到預(yù)定的角度，對(duì)旋轉(zhuǎn)式噴頭30的水力特性(如運(yùn)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(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。實(shí)施例2 :大水泵機(jī)組20供水試驗(yàn)測(cè)試的工作過(guò)程如下。關(guān)閉球閥16，關(guān)閉壓力控制閥19，開(kāi)啟球閥5，開(kāi)啟球閥22，啟動(dòng)真空泵12。此時(shí)， 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(yùn)行一段時(shí)間之后，開(kāi)啟大水泵機(jī)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(jī)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(kāi)度對(duì)大水泵機(jī)組20進(jìn)行分流，讀取流量計(jì)24，使流量計(jì)24的數(shù)值接近試驗(yàn)中旋轉(zhuǎn)式噴頭30的設(shè)計(jì)流量。調(diào)節(jié)壓力控制閥27的開(kāi)度，讀取壓力計(jì)28的數(shù)值，使旋轉(zhuǎn)式噴頭30達(dá)到設(shè)計(jì)工作壓力。調(diào)節(jié)壓力控制閥25的開(kāi)度，讀取真空表9和壓力計(jì)23的數(shù)值，測(cè)量出大水泵機(jī)組20的揚(yáng)程。水泵的轉(zhuǎn)速由大水泵機(jī)組20的供給電壓確定，通過(guò)對(duì)流量控制閥7和壓力控制閥25的微調(diào)，控制大水泵機(jī)組20的揚(yáng)程，使大水泵機(jī)組20在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行。調(diào)節(jié)仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 26，使旋轉(zhuǎn)式噴頭30的旋轉(zhuǎn)軸線偏離鉛垂線到預(yù)定的角度，對(duì)旋轉(zhuǎn)式噴頭30的水力特性 (如運(yùn)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(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，同時(shí)保證小水泵機(jī)組13或大水泵機(jī)組20和旋轉(zhuǎn)式噴頭30在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行，由測(cè)量的管路損失計(jì)算出管路效率，將水泵機(jī)組效率、管路效率、噴頭效率相乘，測(cè)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括真空泵、真空泵吸氣管、 小水泵機(jī)組、大水泵機(jī)組、小泵進(jìn)水管、大泵進(jìn)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(shí)與小泵出水管和大泵出水管連接，連接處分別設(shè)有球閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)；小泵入水管和大泵入水管上設(shè)有真空表；小泵出水管和大泵出水管上分別設(shè)有壓力計(jì)、流量計(jì)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(shè)有流量調(diào)節(jié)閥；旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管上設(shè)有壓力計(jì)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)式噴頭入口管上設(shè)有仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)底端設(shè)有球形轉(zhuǎn)體，主供水管的分支路頂端也設(shè)有球形轉(zhuǎn)體，所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)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(yùn)動(dòng)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與主供水管路的球形轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管上的壓力計(jì)處設(shè)有儀器保護(hù)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，包括如下步驟根據(jù)試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)式噴頭的工作壓力來(lái)選擇采用大水泵機(jī)組或小水泵機(jī)組；開(kāi)啟真空泵輔助水泵機(jī)組完成啟動(dòng)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(lái)控制水泵機(jī)組的揚(yáng)程，使水泵機(jī)組在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行；調(diào)節(jié)回水管處的流量控制閥來(lái)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(lái)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(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行角度定位，對(duì)旋轉(zhuǎn)式噴頭的水力特性進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于，測(cè)試過(guò)程中，同時(shí)保證水泵機(jī)組和旋轉(zhuǎn)式噴頭在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下運(yùn)行，由測(cè)量的管路損失計(jì)算出管路效率，將水泵機(jī)組效率、管路效率、旋轉(zhuǎn)式噴頭效率相乘，測(cè)量出整套旋轉(zhuǎn)式噴頭水力特性試驗(yàn)測(cè)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括真空泵、真空泵吸氣管、小水泵機(jī)組、大水泵機(jī)組、小泵進(jìn)水管、大泵進(jìn)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(shí)與小泵出水管和大泵出水管連接，連接處分別設(shè)有球閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)；小泵入水管和大泵入水管上設(shè)有真空表；小泵出水管和大泵出水管上分別設(shè)有壓力計(jì)、流量計(jì)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(shè)有流量調(diào)節(jié)閥；旋轉(zhuǎn)式噴頭的入口管上設(shè)有壓力計(jì)和壓力調(diào)節(jié)閥。具有方便可靠、試驗(yàn)精度高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，屬于一種技術(shù)創(chuàng)新。
文檔編號(hào)G01M13/00GK102607838SQ20121008529
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:江蘇大學(xué)