[发明专利]一种给水管网综合实验教学平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种给水管网综合实验教学平台，特别的，为用于给排水科学与工程等专业的《给水管网系统》、《泵与泵站》及《城市水工程仪表与控制》等课程相关的教学实验的平台。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市公共基础设施建设的完善性显得尤为重要。市政给水排水管道作为基础设施建设的重要组成部分，当然也不容忽视。在高校给排水专业的教学中，市政管网作为专业学习的核心内容，目前已经具备了完善的理论知识体系。给水管网的设计、管网水力计算(管网平差)等内容都是学生学习的重点，由于教材上抽象的概念难以理解，而给水管网管线较长，成环复杂，占地面积大，无法在室内搭建模型等，大部分学校都缺少给水管网相关的实验教学环节，增加了学习的难度，也成为学生学习的难点。

现有技术也有一些给水管网模拟系统，但只能进行单方面的模拟，不能满足多种形式的模拟实验；有些模拟系统局部损失和沿程损失与实际相差太大，跟实际不符；有些给水管网模拟系统没有对节点流出的水进行回收利用，造成浪费；有些模拟系统没有考虑二次调节；有些成环过于复杂，占地面积略大，安装繁琐，且不适合初学者的学习与探究。

针对上述问题，发明人设计了一套立体的管网系统，以减少占地面积；设计电磁阀、变频泵，以模拟不同工况；增加自控设备，以记录、存储数据；并编程制作仿真系统，可与实测数据相互验证，实现模型参数优化及在线监测系统精度优化等。这样一套系统可同时开展给水管网系统、水泵与水泵站、城市水工程仪表与控制等课程的相关教学实验，加强学生对相关知识的理解，提高学生的实践能力。

发明内容

本发明设计的目的是提供一种用于给水管网、水泵及仪表与控制的综合实验教学平台，通过两个立体基本环来模拟实际的市政给水管网，采用电磁阀、变频水泵模拟生活用水变化的工况，采用控制系统来采集、储存数据及编程仿真模拟，使学生加深对管网系统运行计算的理解，同时还可让学生开展水泵工况实验及仪表与控制的相关实验。

为实现上述技术目的，本发明提供一种给水管网综合实验教学平台，包括立体管网系统、在线数据采集及储存系统、监测控制及管理运行系统。

所述立体管网系统，包括由多根由管件连接的给水管组成的双环管网系统，双环管网系统的两根或者给水管的连接处为模拟生活用水的用户节点，立体管网系统还包括模拟水源节点的低位水箱和模拟水塔节点的高位水箱，低位水箱和高位水箱分别接入双环管网系统。

所述在线数据采集系统及储存系统，包括设置在给水管或者节点上的电磁流量计和压力传感器、设置在控制柜中的用于数据采集及存储的PLC，以及电脑，所述PLC分别与电磁流量计、压力传感器及电脑通过信号线连接。

所述检测控制和管理运行系统，包括配电设备、PLC、触摸屏人机控制系统及电磁阀和水泵，所述PLC和触摸屏人机控制系统设置在控制柜中，所述电磁阀设置在立体管网系统的给水管上，所述水泵设置在低位水箱和双环管网系统之间。

所述水泵为带有变频控制装置的变频泵。

一种水管网综合实验教学平台，进一步的，所述立体管网系统中，两根或者三根给水管之间通过管件进行连接，形成两个通过一根共用给水管连通的基本环，给水管连接处为用户节点，低位水箱和高位水箱分别通过一根给水管分别接入两个基本环。

一种水管网综合实验教学平台，进一步的，所述给水管上设置有截止阀，所述节点旁段安装活接头，并安装有手动阀。

一种给水管网综合实验教学平台给水管网平差验证试验方法，包括以下步骤：

步骤一，打开控制柜总电源，开启触摸屏人机控制系统电源；

步骤二，调节用户节点的电磁阀开关量为0％～100％，设置水泵启动频率为10～50HZ；

步骤三，开启水泵，观察各给水管水流流动情况；

步骤四，待系统稳定运行5min以上，记录各给水管的流量和压力数值；

步骤五，改变各用户节点的电磁阀开关量及水泵运行频率，记录水泵出口流量和压力，以及各管段流量和压力数值；

步骤六，关闭立体管网系统某一给水管的截止阀，观察各给水管的流量计压力数值变化，并记录数值，模拟事故工况管网平差；

步骤七，关闭水泵，打开高位水箱的出水阀门，观察高位水箱供水状况，记录各给水管流量计压力数值，模拟水塔调节工况管网平差；

步骤八，关闭控制柜电源，进行数据整理及撰写实验报告。

利用给水管网综合实验教学平台进行水泵流量——压力特性曲线实验，包括以下步骤：

步骤一，打开电控柜总电源，开启触摸屏人机控制系统电源；