一种用于管路上的装置及基于该装置的流量控制方法和防倒灌方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于管路上的装置及基于该装置的流量控制方法和防倒灌方法，所述装置可以整套配置并进行预制，其结构简单，节省建设和设备成本，也大大降低劳动力的投入。所述装置还可以实现远程控制和监测，通过实时监测上游水体和下游水体的液位差来控制阀门的开合大小，可实现双液位流量控制或者防倒灌。所述流量控制方法是通过第一液位计监测的上游水体液位和第二液位计监测的下游水体液位的液位差计算得出流经该管路的流量，而不需要再使用流量计即可实现水体的流量监测。

A device used in the pipeline and a flow control method based on the device and a method of anti irrigation

The invention discloses a device for pipelines, a flow control method based on the device and an anti backwater method. The device can be configured and prefabricated, and has simple structure, saving construction and equipment cost, and greatly reducing labor input. The device can also realize remote control and monitoring. It can control the opening and closing of valves by real-time monitoring the level difference between upstream and downstream water bodies, and achieve dual level flow control or anti backflow. The flow control method is through the liquid level difference between the upper water level monitored by the first liquid level monitor and the second liquid level monitor, and the flow rate of the pipeline passing through the pipeline is calculated, and the flow volume monitoring of the water body can be realized without using the flowmeter.

【技术实现步骤摘要】
一种用于管路上的装置及基于该装置的流量控制方法和防倒灌方法
本专利技术属于流量控制和排水
，具体涉及一种用于管路上的装置及基于该装置的流量控制方法和防倒灌方法。
技术介绍
流量是指单位时间内通过某一截面的物料数量，即瞬时流量。在现代工业生产过程中，流量是重要的过程参数之一，是衡量设备的效率和经济性的重要指标，是生产操作和控制的依据，因为在大多数工业生产中，常用测量和控制流量来确定物料的配比与耗量，实现生产过程自动化和最优化控制；同时为了进行经济核算，也必须知道流过的介质总量。所以，流量的测量与控制是实现工业生产过程的一项重要任务。流量测量方法和仪表的种类繁多，分类方法也很多，而且针对不同的应用领域，对于所使用的流量测量方法和仪表的要求也不同，即每种流量测量方法和仪表都具有特定的适用性，也都有它的局限性。在我国的城市排水工程中的进水和/或出水管路系统中，对于污水流量的控制成为一个重要的研究领域，通过对管路系统中污水流量的控制，随时调控管路系统中的各个阀门及相关组件，实现水体的顺畅排放，避免因雨水过量而排放不及时导致的各种洪涝灾害。目前的管路系统中，常用的流量控制器为在管路中安装各类流量计，但是其面对如此复杂庞大的管路系统，需要安装的流量计的数量势必也不少，而且多数流量计的结构复杂，体积庞大，安装和调试比较复杂，而且难以维修；大部分仪器仪表只是用于洁净的单相液体，并不适用于管路系统中常见的污水和雨水，可能还有一些固体悬浮物等；多数的管路系统中对于流量的控制不需要特别精确，若使用对精度要求较为严格的流量计，也必然造成采购价格高，投资较大，运行和维护费用较高等多种问题的出现。再有，现有的流量控制装置的适用面较窄，一般仅能作为流量控制使用，开发具有更多功能的流量控制装置是现有排水系统急需的。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于管路上的装置及基于该装置的流量控制方法和防倒灌方法，所述装置可以用于测量流经所述管路的流量，所述装置还可以用于防倒灌，巧妙地将流量控制和防倒灌结合在一个设备中，非常适合现有的排水系统的需求；所述流量控制方法可以精确得到流经管路的流量，完全替代了流量计，其具有操作方便，成本低廉等优点。本专利技术提供如下技术方案：一种用于管路上的装置，所述装置包括第一液位计、第二液位计以及安装在管路上的第一测量管、阀门和第二测量管；所述第一测量管与第二测量管设置于管路上，且均与所述管路连通；所述阀门位于所述第一测量管和第二测量管之间的管路上；所述第一测量管位于所述阀门的入口侧，所述第二测量管位于所述阀门的出口侧；所述第一液位计，用于检测所述第一测量管内的上游水体的液位高度；所述第二液位计，用于检测所述第二测量管内的下游水体的液位高度。根据本专利技术，所述第一测量管与第二测量管并行设置于所述管路上。根据本专利技术，所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述第一液位计、所述第二液位计和阀门信号连接，用于接收所述第一液位计和第二液位计监测的液位信号，并根据所述液位信号控制所述阀门的开度。根据本专利技术，所述第一液位计设置在第一测量管中，所述第二液位计设置在第二测量管中。根据本专利技术，所述第一液位计和所述第二液位计的安装高度不低于0.5米。所述安装高度是指液位计到管路的垂直高度。根据本专利技术，所述第一测量管和所述第二测量管均垂直于所述管路设置。根据本专利技术，所述第一测量管和所述第二测量管与所述阀门之间的距离不大于10米。根据本专利技术，所述装置还包括一个井体，所述阀门设置于井体中，便于操作和维修。根据本专利技术，所述第一测量管可以位于井体中，也可以位于井体上游端，优选位于井体中，便于操作和维修。根据本专利技术，所述第二测量管可以位于井体中，也可以位于井体下游端，优选位于井体中，便于操作和维修。根据本专利技术，所述阀门选自闸阀、球阀、蝶阀、菱形阀、V形阀、橡胶瓣截流止回阀中的至少一种。根据本专利技术，所述阀门的驱动方式可采用电动、液动或气动。本专利技术还提供一种管路系统，所述管路系统包括上述的用于管路中的装置。根据本专利技术，所述管路系统还包括管路，即安装所述第一测量管、第二测量管及阀门的管路。本专利技术还提供上述装置的用途，其用于管路上的防倒灌。优选地，用于截污管上的防倒灌。优选地，用于分流井中截污管上的防倒灌。本专利技术还提供上述装置的用途，其用于管路上的流量控制。优选地，用于截污管上的流量控制。优选地，用于分流井中截污管上的流量控制。本专利技术还提供一种用于管路上的双液位流量控制方法，所述方法是基于上述的用于管路上的装置，所述方法包括如下步骤：1)监测上游水体的液位高度H1和下游水体的液位高度H2；2)确定上游水体和下游水体的液位差(H1-H2)及阀门开度S与流经管路的流量Q的关系式如下：式中，S——阀门开度(阀门中的过水面积)(m2)；H1——第一液位计监测的上游水体的液位高度(m)；H2——第二液位计监测的下游水体的液位高度(m)；σs——淹没系数；g——重力加速度(m/s2)；m——自由溢流的流量系数，与管道等边界条件有关；σc——侧收缩系数，反映由于管道的横向收缩，减小有效的过流宽度和增加的局部能量损失对泄流能力的影响；μ——管道自由出流的流量系数，反映管道与阀门的相对开度对泄流量的影响；3)基于监测的上游水体和下游水体的液位差以及所述关系式，通过调节阀门开度来实现流经管路的流量的控制。根据本专利技术，所述关系式中，σs为淹没系数，与液位差(H1-H2)有关，可以直接查表得到。根据本专利技术，所述关系式中，K为集合系数，当液位差(H1-H2)确定后，K也为确定的值。根据本专利技术，所述关系式中，所述参数通过查表确定相关系数，并在使用时根据实际情况进行修正；或者，根据实际的测量值，直接利用关系式中比例关系来确定相关系数的集合系数K，例如当前后液位差确定时，σs即可查表获得；土建基础结构和尺寸、设备安装尺寸和位置一定时，K即为定值；因此，通过监测第一液位计和第二液位计的液位差(H1-H2)及阀门开度S，即可计算出流经管路的流量Q。根据本专利技术，所述双液位流量控制方法用于管路的流量控制。根据本专利技术，所述双液位流量控制方法用于截污管的流量控制。根据本专利技术，所述双液位流量控制方法用于分流井中截污管的流量控制。根据本专利技术，所述双液位流量控制方法还包括如下步骤：根据与截污管相连的下游管道所能处理的最大流量或与截污管相连的下游污水处理厂所能处理的最大流量设定流量Q1；a)晴天时，流经截污管的流量低于设定流量Q1时，阀门处于全开状态，旱流污水全部流入截污管中；b)雨天时，判断此时降雨是初期雨水或是中后期雨水；若是初期雨水，执行下述步骤b-1)；若是中后期雨水，执行下述步骤b-2)；b-1)初期雨水时，当流经截污管的流量低于设定流量Q1时，阀门处于全开状态；当流经截污管的流量高于设定流量Q1时，调节阀门的开度，实现流入截污管中水体的精确控制；b-2)中后期雨水时，阀门处于全关状态，水体全部流入自然水体中。本专利技术中，所述的初期雨水是指含有大量污染物，水质没有达到排放标准的水体，一般为开始下雨时到下雨持续5-30min内的雨水；所述的中后期雨水是指水质达到排放标准的水体。本专利技术还提供一种防倒灌的方法，所述方法是基于上述的用于管路上的装置；所述防倒灌方法包括如下步骤：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于管路上的装置，其特征在于，所述装置包括第一液位计、第二液位计以及安装在管路上的第一测量管、阀门和第二测量管；所述第一测量管与第二测量管设置于管路上，且均与所述管路连通；所述阀门位于所述第一测量管和第二测量管之间的管路上；所述第一测量管位于所述阀门的入口侧，所述第二测量管位于所述阀门的出口侧；所述第一液位计，用于检测所述第一测量管内的上游水体的液位高度；所述第二液位计，用于检测所述第二测量管内的下游水体的液位高度。

【技术特征摘要】
1.一种用于管路上的装置，其特征在于，所述装置包括第一液位计、第二液位计以及安装在管路上的第一测量管、阀门和第二测量管；所述第一测量管与第二测量管设置于管路上，且均与所述管路连通；所述阀门位于所述第一测量管和第二测量管之间的管路上；所述第一测量管位于所述阀门的入口侧，所述第二测量管位于所述阀门的出口侧；所述第一液位计，用于检测所述第一测量管内的上游水体的液位高度；所述第二液位计，用于检测所述第二测量管内的下游水体的液位高度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一测量管与第二测量管并行设置于所述管路上。优选地，所述第一液位计设置在第一测量管中，所述第二液位计设置在第二测量管中。优选地，所述第一液位计和所述第二液位计的安装高度不低于0.5米。优选地，所述第一测量管和所述第二测量管均垂直于所述管路设置。优选地，所述第一测量管和所述第二测量管与所述阀门之间的距离不大于10米。优选地，所述装置还包括一个井体，所述阀门设置于井体中。优选地，所述第一测量管可以位于井体中，也可以位于井体上游端，优选位于井体中。优选地，所述第二测量管可以位于井体中，也可以位于井体下游端，优选位于井体中。优选地，所述阀门选自闸阀、球阀、蝶阀、菱形阀、V形阀、橡胶瓣截流止回阀中的至少一种。优选地，所述阀门的驱动方式可采用电动、液动或气动。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器分别与所述第一液位计、所述第二液位计和阀门信号连接，用于接收所述第一液位计和第二液位计监测的液位信号，并根据所述液位信号控制所述阀门的开度。4.一种管路系统，其特征在于，所述管路系统包括权利要求1-3中任一项所述的用于管路中的装置。优选地，所述管路系统还包括管路，即安装所述第一测量管、第二测量管及阀门的管路。5.权利要求1-3中任一项所述的装置的用途，其用于管路上的防倒灌。优选地，用于截污管上的防倒灌。优选地，用于分流井中截污管上的防倒灌。6.权利要求1-3中任一项所述的装置的用途，其用于管路上的流量控制。优选地，用于截污管上的流量控制。优选地，用于分流井中截污管上的流量控制。7.一种用于管路上的双液位流量控制方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1-3中任一项所述的用于管路上的装置，所述方法包括如下步骤：1)监测上游水体的液位高度H1和下游水体的液位高度H2；2)确定上游水体和下游水体的液位差(H1-H2)及阀门开度S与流经管路的流量Q的关系式如下：式中，S——阀门开度(阀门中的过水面积)(m2)；H1——第一液位计监测的上游水体的液位高度(m)；H2——第二液位计监测的下游水体的液位高度(m)；σs——淹没系数；

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，余林波，
申请(专利权)人：武汉圣禹排水系统有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42