[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于流量控制和排水技术领域，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。

背景技术

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闸门及相关组件，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。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明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，所述装置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。

本发明提供如下技术方案：

一种用于管路上的装置，所述装置包括第一井体、第二井体和堰门；

所述第一井体和第二井体设置于管路上，且均与所述管路连通；所述第一井体位于上游管路，所述第二井体位于下游管路；

所述堰门设置于第一井体和第二井体的连接处；

所述装置还包括设置在第一井体中的第一液位计和设置在第二井体中的第二液位计；

所述第一液位计，用于检测所述第一井体内的上游水体的液位高度；

所述第二液位计，用于检测所述第二井体内的下游水体的液位高度。

根据本发明，所述第一井体与第二井体并行设置于所述管路上。

根据本发明，所述第一井体底部高度和第二井体底部高度相同或不同。

根据本发明，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、所述第二液位计和所述堰门信号连接，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堰门的开度。

根据本发明，所述堰门选自上开式堰门、下开式堰门和旋转堰门中的至少一种。

根据本发明，所述堰门的驱动方式可采用电动、液动或气动。

本发明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。

根据本发明，所述管路系统还包括管路，即设置所述第一井体和第二井体的管路。

本发明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。

本发明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。

本发明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)监测第一井体内的上游水体的液位高度H₁和第二井体内的下游水体的液位高度H₂；

2)确定第一井体内的上游水体和第二井体内的下游水体的液位差(H₁-H₂)及堰门开度S与流经管路的流量Q的关系式如下：

式中，