[发明专利]一种管网故障水力监测实验系统及其实现故障辨识的方法

权利要求书

1.一种管网故障水力监测实验系统，其特征在于，包括：

可调式高位水箱，内置平水栅，用于模拟被监测的调水工程、市政供水管网水库或上游不同供水压力和流量；

可调式低位水箱，内置平水栅，泄放下游水量；

模拟管网，根据实际工程局部管网物理拓扑结构利用多种管道模拟构建，并布置有水力测量设备，测量水力数据，其设置在可调式高位水箱和可调式低位水箱之间，分别通过一个控制阀与两者连接；

低强度瞬变激发器，安装在模拟管网管道末端，用于产生激发水击波；包括：

蓄能器空气罐，用于储存压缩空气和水体；

磁致伸缩式液位计，设置在所述蓄能器空气罐上，用于实时测量所述蓄能器空气罐内水位降落幅度和速度；

压力表，设置在所述蓄能器空气罐顶部，用于实时测量所述蓄能器空气罐空气的压力值；

出水管，一端与所述蓄能器空气罐底部连接，另一端通过一个控制球阀与设有压力传感器的模拟管网末端管道连接，通过快速开或关所述控制球阀为管网系统提供较高压的水体，并产生低强度瞬变流；

SCADA系统，采集模拟管网系统参数和水力数据，并进行分析；

管道故障模拟装置，包括模拟不同尺寸泄漏的泄漏孔，以及模拟管道阻塞的闸板阀或细管，分别布置在模拟管网相应位置，通过打开或关闭模拟有、无泄漏和阻塞。

2.如权利要求1所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，所述模拟管网上布置的水力测量设备有数字式电磁流量计、压力传感器；所述数字式电磁流量设置在靠近所述可调式高位水箱处；所述压力传感器设置在所述可调式低位水箱所在的管网末端管道处。

3.如权利要求1所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，所述管道长度200-300m，直径100-200mm。

4.如权利要求1所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，所述模拟管网依附地面消火栓及其连接管道，根据实际工程局部管网物理拓扑结构模拟构建；所述低强度瞬变激发器直接连接地面消火栓。

5.如权利要求1所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，所述磁致伸缩式液位计包括浮球、导杆和压力显示单元；

所述浮球套装在由一定的磁致伸缩物质构成的所述导杆上，竖直设置在所述蓄能器空气罐内部；

所述导杆下端固定在所述蓄能器空气罐底部，上端穿出所述蓄能器空气罐与所述压力显示单元固定连接；

水位上升或下降时，所述浮球随其做相应运动，产生电磁脉冲，电磁脉冲沿所述导杆的波导丝传到所述压力显示单元，所述压力显示单元根据电磁脉冲时间差计算液位值，并显示。

6.如权利要求5所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，所述蓄能器空气罐由空气蓄能器和压力罐组成；

所述空气蓄能器顶部设置所述压力表，底部通过法兰连接所述压力罐顶部；

所述压力罐上设有所述磁致伸缩式液位计，所述磁致伸缩式液位计的导杆竖直设置在所述压力罐内部，所述导杆下端固定在所述压力罐底部，上端穿出所述压力罐与所述磁致伸缩式液位计的压力显示单元固定连接。

7.如权利要求1所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，还包括一个支座或者可移动的小车，支撑或移动所述蓄能器空气罐。

8.如权利要求1所述的管网故障水力监测实验系统，其特征在于，所述低强度瞬变激发器包括以下关键参数：

蓄能器空气罐整体高度H₀；

蓄能器空气罐的直径D_v；

蓄能器空气罐初始内部水位高度H；

出水管长度L₀及直径d₀，反映到综合流量系数为C_d。