功能/作用介紹：

　　在工程實(shí)踐中，水電站在實(shí)際運(yùn)行中往往會(huì)遇到負(fù)荷突然變化的情況，例如因事故突然丟棄負(fù)荷，或在較短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)機(jī)組，這時(shí)由于導(dǎo)水葉的快速關(guān)閉或開(kāi)啟將不開(kāi)避免地在有壓引水管道將出現(xiàn)“水擊”現(xiàn)象，它不僅影響壓力管道，機(jī)組，蝸殼等過(guò)流部件的強(qiáng)度，而且還關(guān)系到電站運(yùn)行的安全和機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成閥門(mén)破壞，管件接頭斷開(kāi)，甚至管道爆裂等重大事故。因此，在水電站壓力輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須進(jìn)行水擊計(jì)算，以便可能出現(xiàn)的最大和最小的水擊壓強(qiáng)，并研究防止和削弱水擊作用的適當(dāng)?shù)拇胧?

　　通過(guò)對(duì)相關(guān)院校的考察和調(diào)研，除清華大學(xué)、浙江大學(xué)等部分院校只有研制的水擊、調(diào)壓室實(shí)驗(yàn)演示儀，僅能觀察輸水管道的水擊現(xiàn)象和調(diào)壓室水位波動(dòng)情況，只能定性分析而不能做定量實(shí)驗(yàn)。由于現(xiàn)有水擊實(shí)驗(yàn)裝置普遍存在實(shí)驗(yàn)效果不穩(wěn)定，不易于肉眼觀測(cè)，壓力波動(dòng)難于控制和準(zhǔn)確記錄，定量分析困難等缺點(diǎn)。而用于教學(xué)或科研的水擊實(shí)驗(yàn)裝置甚少，尤其是突然關(guān)閥的水擊實(shí)驗(yàn)裝置的定量測(cè)定還是空白，具我們調(diào)研僅在清華大學(xué)，浙江大學(xué)等少數(shù)院校有定性分析水擊調(diào)壓室的演示儀器。為此，合肥工業(yè)大學(xué)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室研制了能定量測(cè)量水擊傳播過(guò)程和調(diào)壓室減小水擊壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備——水擊調(diào)壓室實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，測(cè)定輸水壓力管道沿程壓力值的實(shí)時(shí)變化過(guò)程、調(diào)壓室水位波動(dòng)以及調(diào)壓室減小水擊壓強(qiáng)的具體情況。能更進(jìn)一步加深和鞏固課堂教學(xué)中的水擊概念、水擊傳播過(guò)程、調(diào)壓室中水位波動(dòng)、調(diào)壓室減小水擊壓強(qiáng)等基本概念和基本理論，增加水擊、調(diào)壓室水位波動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，掌握測(cè)定輸水壓力管道的壓力及調(diào)壓室水位波動(dòng)的測(cè)試方法。

　　水擊調(diào)壓室綜合實(shí)驗(yàn)裝置采用循環(huán)水系統(tǒng)，閥門(mén)啟閉采用了可調(diào)節(jié)啟閉時(shí)間(0.2秒～數(shù)秒)的氣動(dòng)快速調(diào)節(jié)閥，輸水壓力管道沿程布置了11只固定壓力傳感器，測(cè)定管道上水擊壓力過(guò)程線和最大水擊壓力;調(diào)壓室設(shè)置了一只壓力式液位傳感器，測(cè)量調(diào)壓室中涌浪水位和波動(dòng)過(guò)程線，輸水壓力管道中的流量用電磁流量計(jì)測(cè)量流量。管道壓力，調(diào)壓室液位平水箱的液位(作用水頭，可保證恒定流)及管中流量的測(cè)量控制系統(tǒng)采用工控機(jī)配A/D、D/A、D10接口板，配組態(tài)軟件，完成系統(tǒng)的控制，數(shù)據(jù)采集及處理顯示。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用計(jì)算機(jī)測(cè)控，在計(jì)算機(jī)控制界面上選擇或輸入必要的參數(shù)，可以控制啟停水泵，閘閥供氣泵和控制閘閥啟閉，完成一次水擊調(diào)壓室實(shí)驗(yàn)的測(cè)控過(guò)程及采集數(shù)據(jù)的回放，波型回放的功能，并可將每次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在指定的文件中，若需實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更為詳細(xì)分析計(jì)算時(shí)便可調(diào)出。本實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)為自主創(chuàng)新研制，具有自由知識(shí)產(chǎn)權(quán)，添補(bǔ)了水擊壓力定量量測(cè)的空白。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)學(xué)生在走向工作崗位以后在水電站設(shè)計(jì)中的水擊調(diào)壓室計(jì)算和實(shí)際工程具有指導(dǎo)意義，采集箱及軟件自行開(kāi)發(fā)，易于操作，使用簡(jiǎn)單，方便。

　　本實(shí)驗(yàn)裝置利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，分別測(cè)定在管道中有、否調(diào)壓室時(shí)，在不同關(guān)閉、開(kāi)啟規(guī)律條件下，壓力管道中產(chǎn)生的最大水擊壓力、管道上不同點(diǎn)的水擊壓力過(guò)程線，在設(shè)置調(diào)壓室時(shí)，調(diào)壓室最高、最低涌浪水位波動(dòng)過(guò)程。整套裝置的功能特點(diǎn)如下：

　　(1) 水擊壓力、平水箱和調(diào)壓室水位的測(cè)試采用動(dòng)態(tài)壓力傳感器，高速AD轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)采集水擊壓力過(guò)程線。

　　(2) 利用計(jì)算機(jī)測(cè)控，一次完成起停水泵、閘閥啟閉、水擊和調(diào)壓室水力實(shí)驗(yàn)測(cè)控過(guò)程及采集數(shù)據(jù)波型回放。

　　(3) 控制閘閥采用動(dòng)作時(shí)間可調(diào)的氣動(dòng)球閥，可產(chǎn)生不同的水擊壓力效果，可供分析不同啟閉時(shí)間所產(chǎn)生的最大水擊壓力。

　　(4) 溢流恒定水箱溢流板采用可調(diào)裝置，能產(chǎn)生在不同作用水頭、閥門(mén)不同啟閉規(guī)律條件下的最大水擊壓力。

　　(5) 試驗(yàn)管道設(shè)置調(diào)壓室，可進(jìn)行在閥門(mén)不同啟閉規(guī)律條件下，有無(wú)調(diào)壓室時(shí)的最大水擊壓力測(cè)試。

　　(6) 本實(shí)驗(yàn)自主創(chuàng)新研制，填補(bǔ)了水擊壓力定量測(cè)量的空白，且易于操作，使用簡(jiǎn)單、方便。

　　(7) 整套裝置可測(cè)定不同關(guān)閉規(guī)律條件下的最大水擊壓力、水擊壓力衰減過(guò)程、沿管道水擊壓力分布及調(diào)壓室最高最低涌浪水位波動(dòng)情況、設(shè)置調(diào)壓室是減小水擊壓力的有效措施之一。

　　相關(guān)技術(shù)參數(shù)：

　　水擊壓力測(cè)量傳感器 量程-0.1MPa~0.5 MPa 精度0.5級(jí)

　　水位量測(cè)傳感器 量程0~3mH2O 精度0.5級(jí)

　　電磁流量計(jì) 量程0~30m3/h

　　氣動(dòng)球閥 口徑DN25mm 關(guān)閥時(shí)間0.2~6s可調(diào)

　　AD采集頻率 每通道最大可達(dá)20000點(diǎn)/秒

　　恒定流平水箱 可調(diào)水位2.12~2.82m

　　輸水壓力管道 管徑25mm，壁厚3.5mm，彈性模量800MPa，

　　實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)度49.87m

　　本實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置為水利水電工程專業(yè)《水電站》課程開(kāi)出的綜合性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深和鞏固水利水電工程專業(yè)本科生對(duì)有壓輸水管道的水擊、水擊傳播過(guò)程、調(diào)壓室中水位波動(dòng)、調(diào)壓室減小水擊壓強(qiáng)等基本概念和基本理論，增加水擊、調(diào)壓室水位波動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)測(cè)定輸水壓力管道的水擊壓強(qiáng)及調(diào)壓室水位波動(dòng)的實(shí)際測(cè)試技能和對(duì)理論知識(shí)的運(yùn)用理解。

　　作品名稱：水擊調(diào)壓室實(shí)驗(yàn)裝置

　　完成單位：合肥工業(yè)大學(xué)