[发明专利]可移动自动加沙装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及可移动自动加沙装置及方法，特别涉及一种适用于水利物理模型试验的可移动自动加沙控制装置及方法。

背景技术

长期以来，试验中对河道加沙通常的方法是：在河道上、下游潮流进出段各设一加沙断面，然后，根据河道输沙的变化情况，估算模型的加沙量和加沙速率，采用传统的人工加沙。这种方法不仅耗费较多的人力、物力，而且受人为因素的影响，加沙量不均匀、精度较低，特别是连续试验周期较长的悬沙试验，试验的精度更受影响。

目前国内在河工试验中主要还是采用人工加沙的方式，随着自动化技术的发展，自动化程度高的加沙系统也应运而生，但是这些加沙系统都是在需要加沙的模型旁边建一个固定的加沙池，单个加沙系统只能为单一的模型加沙，不能为其他模型试验所使用，成本高、灵活性较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种可移动自动加沙装置及方法，所述装置能够任意移动至试验需要的场所，实现含沙量的实时自动配比。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种可移动自动加沙装置，包括可移动支架、容器、流量调节装置、含沙量传感器、液位传感器和工控机；

所述容器包括清水容器、标准含沙量容器和高含沙量容器，清水容器、标准含沙量容器和高含沙量容器底部设有可移动支架；清水容器通过供水管道连接水源，高含沙量容器通过供沙管道连接沙源，标准含沙量容器通过连接管道分别与清水容器、高含沙量容器和模型试验箱连接，所述供水管道、供沙管道、连接管道上均设有流量调节装置；清水容器内设有液位传感器，标准含沙量容器和高含沙量容器内设有液位传感器、含沙量传感器和沙洋搅拌装置；液位传感器、含沙量传感器、流量调节装置和沙样搅拌装置连接工控机，通过工控机控制液位和标准含沙量容器内混合液配比，实现自动加沙。

本发明的装置，液位传感器、含沙量传感器、流量调节装置及沙样搅拌装置均与工控机连接，工控机为上位机、液位传感器、含沙量传感器、流量调节装置为下位机，下位机将采集到的数据传送至上位机，上位机根据下位机传输的数据发出相应命令，再反馈给下位机，形成组成主从式控制结构。

本发明的装置中，液位传感器可采用多种不同原理的液位传感器，并且液位传感器根据原理的不同，放置在容器的不同部位；含沙量传感器可实现容器内含沙量浓度的实时监测；沙样搅拌装置实现容器内水、沙混合液的连续、充分、均匀搅拌，使容器内水、沙混合液得到充分、均匀搅拌。

作为本发明的进一步改进，清水容器、标准含沙量容器和高含沙量容器底部共用一个可移动支架，或分别单独设置可移动支架。单独设置可移动支架使得三种不同容器在可整体移动的同时，还可以相对移动，可根据具体需要设置。

作为本发明的进一步改进，清水容器、标准含沙量容器和高含沙量容器与可移动支架间，各容器与管道间均采用活动连接。采用活动连接方便装置的拆卸和组装。

作为本发明的进一步改进，所述清水容器、标准含沙量容器和高含沙量容器选用不锈钢材质。

作为本发明的进一步改进，工控机中设有以太网模块。实现移动加沙系统的远程控制。

本发明还提供了上述装置的使用方法，具体包括如下步骤：

(1)清水容器内通过供水管道补充清水，高含沙量容器中预先配置高浓度水沙混合液；

(2)在工控机中设置模型试验所需标准含沙配比，通过高含沙量容器、清水容器与标准含沙量容器间的流量调节装置以及高含沙量容器的含沙量浓度，控制高含沙量容器与清水容器中的液体按一定的比例配比到标准含沙量容器中；

(3)工控机实时采集流量调节装置的流量信号、液位传感器的液位信息和含沙量传感器的含沙量浓度信号，通过控制软件与试验预设的流量、液位、含沙量浓度进行对比，反馈控制各流量调节装置，改变管道出水流量，调节液位和含沙量浓度，实现模型自动加沙。

上述步骤(2)中，根据模型加沙要求，预设标准容器含沙量为d_标，高含沙量容器含沙量为d_高，d_标与d_高由含沙量传感器测量得到，加沙量配比为：清水容器的流量调节装置控制的流量是高含沙量容器的流量调节装置控制流量的(d_高-d_标准)/d_标准倍。实际控制过程由于清水容器和高含沙量容器液位不同，流量的不同，工控机可根据实测含沙量而加以修正。

本发明的装置和方法具有如下有益效果：