一種動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)及其水位控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)和正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測待監(jiān)控水域水位，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)用于將監(jiān)測獲得的水位和預(yù)設(shè)值比較，并根據(jù)比較結(jié)果當(dāng)監(jiān)測水位低于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出正轉(zhuǎn)，當(dāng)監(jiān)測水位高于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出反轉(zhuǎn)。還公開了一種采用了上述調(diào)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)河道水位自動(dòng)調(diào)整的水位控制方法。本發(fā)明能夠自動(dòng)監(jiān)測水位情況并根據(jù)水位情況啟動(dòng)和調(diào)整動(dòng)力機(jī)輸出，具有自動(dòng)化程度高、檢測準(zhǔn)確、反應(yīng)靈敏可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)及其水位控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及河流治理領(lǐng)域中采用的自動(dòng)控水丁壩系統(tǒng)，具體涉及一種動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)及其水位控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]丁壩是用于河流治理的水工建筑物，因?yàn)樗欢伺c河岸相接，另一端伸到水域中，與堤岸構(gòu)成“丁”字形，因此稱丁壩。丁壩的主要功能為保護(hù)河岸不受來流直接沖蝕而產(chǎn)生淘刷破壞，同時(shí)它也在改善航道、維護(hù)河相以及保護(hù)水生態(tài)多樣化等方面發(fā)揮著重要作用。國務(wù)院2014年政府工作報(bào)告中提出了“依托黃金水道、建設(shè)長江經(jīng)濟(jì)帶”的發(fā)展戰(zhàn)略，給我國內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)發(fā)展帶來了重大契機(jī)。隨著內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展和船型尺度的加大，現(xiàn)有許多河段的航道條件已難以適應(yīng)新形勢下的船舶通行要求，迫切需要通過航道建設(shè)來提升航道等級，改善通航條件。天然河道常存在水深不足、水流流態(tài)險(xiǎn)惡、灘險(xiǎn)群集等礙航現(xiàn)象，為調(diào)整航運(yùn)水深，改善通航條件，提升航道等級，提高水運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益，就必須對其進(jìn)行整治。丁壩因具有束窄河道，壅高水位，調(diào)整局部流態(tài)，增加航運(yùn)水深，改善通航條件之功用而被廣泛應(yīng)用于航道整治中。
[0003]現(xiàn)有航道整治中，丁壩多布置為固定不可動(dòng)的“丁”字形建筑結(jié)構(gòu)，壩根與河岸相連，壩頭延伸向河心，壩軸線與來流方向正交或斜交。該形式丁壩雖具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下不足:(I)河流的通航與防洪功能往往具有一定的矛盾性，丁壩壅水及束流對汛期防洪可能產(chǎn)生影響，同時(shí)丁壩結(jié)構(gòu)也易受到洪水沖刷破壞。(2) 丁壩為固定建筑結(jié)構(gòu)，對水位調(diào)節(jié)功能較為有限，缺乏自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，無法根據(jù)來流量大小進(jìn)行適用性水位調(diào)節(jié)。
[0004]為了解決上述問題，
【申請人】考慮設(shè)計(jì)了一種伸縮式自動(dòng)控水丁壩，包括整體呈豎向設(shè)置的壩體，其特征在于，壩體外端段伸出于河道內(nèi)，壩體內(nèi)端段通過滑槽凹設(shè)于河岸，且壩體內(nèi)端段上連接設(shè)置有伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)動(dòng)力機(jī)相連并能夠控制壩體實(shí)現(xiàn)內(nèi)外方向的伸縮移動(dòng)。這樣能夠靠伸縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壩體往河道內(nèi)的伸縮調(diào)節(jié)，當(dāng)處于旱期河床水位低時(shí)，可以控制壩體向河道內(nèi)伸出以壅高航道水位，保證航道通暢；當(dāng)汛期水位過高時(shí)，也可以通過控制壩體縮回，以降低水位，達(dá)到防汛效果，同時(shí)也能夠更好地保護(hù)壩體不受水流沖刷破壞，延長使用壽命。
[0005]然而，如果依靠人工觀察判斷水位情況后再啟動(dòng)動(dòng)力機(jī)工作，則需要耗費(fèi)人工值守，自動(dòng)化程度低，且易因人工操作不及時(shí)而影響通航。故需要設(shè)計(jì)一種能夠自動(dòng)檢測水位情況并根據(jù)水位情況啟動(dòng)和調(diào)整動(dòng)力機(jī)輸出的調(diào)控系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種能夠自動(dòng)檢測水位并根據(jù)水位情況啟動(dòng)和調(diào)整動(dòng)力機(jī)輸出，使其具有自動(dòng)化程度高、檢測準(zhǔn)確、反應(yīng)靈敏可靠等特點(diǎn)的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)及其水位控制方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
一種動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)和正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測待監(jiān)控水域水位，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)用于將監(jiān)測獲得的水位和預(yù)設(shè)值比較，并根據(jù)比較結(jié)果當(dāng)監(jiān)測水位低于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出正轉(zhuǎn)，當(dāng)監(jiān)測水位高于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出反轉(zhuǎn)。
[0008]這樣，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)待監(jiān)控水域水位的自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié)，使得動(dòng)力機(jī)根據(jù)水位高度自動(dòng)輸出正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，無需人工干涉，提高自動(dòng)化程度。故本發(fā)明可以應(yīng)用于【背景技術(shù)】所述的伸縮式自動(dòng)控水丁壩中作為丁壩壩體伸縮控制使用，也可以用于其他需要根據(jù)水位情況啟停動(dòng)力機(jī)工作的應(yīng)用場所，例如在水庫需要監(jiān)測水位開閘放水等場所情況中應(yīng)用。
[0009]作為優(yōu)化，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)包括位于河岸上的一個(gè)監(jiān)控池，監(jiān)控池底部通過連通管道和待監(jiān)控水域底部連通設(shè)置，監(jiān)控池內(nèi)設(shè)置有一個(gè)浮球，浮球上豎直向上設(shè)置有一根用于指示水位變化情況的水位監(jiān)測桿。
[0010]這樣，依靠單獨(dú)設(shè)置一個(gè)和待監(jiān)控水域連通的監(jiān)控池來反映水位，并靠浮球和水位監(jiān)測桿，能夠更好地將將水位變化情況反饋到水位監(jiān)測桿上部位置，故能夠更方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和調(diào)控。
[0011]作為優(yōu)化，所述連通管道設(shè)置有多根。
[0012]這樣，連通管道可以小型化，當(dāng)監(jiān)控水域?yàn)楹拥罆r(shí)，更加利于減弱河道水位漲落所引起監(jiān)控池中水位的振蕩。具體實(shí)施時(shí)，連通管道內(nèi)設(shè)置有閥門，方便連通管道的啟閉控制。
[0013]作為優(yōu)化，所述待監(jiān)控水域?yàn)楹拥?，且連通管道位于河道底部的外端端面朝向河道下游方向傾斜設(shè)置。
[0014]這樣，可以防止河道中水流因動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能而使監(jiān)控池中的水位偏高，保證水位監(jiān)測的穩(wěn)定可靠。
[0015]作為優(yōu)化，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)包括位于水位監(jiān)測桿上部且從上到下依次設(shè)置的導(dǎo)電上段、絕緣段和導(dǎo)電下段，還包括可相對滑動(dòng)地套設(shè)在水位監(jiān)測桿上部的導(dǎo)電套筒，導(dǎo)電上段和導(dǎo)電下段外表面設(shè)置有導(dǎo)電材料使得導(dǎo)電套筒滑動(dòng)至其位置時(shí)能夠和導(dǎo)電套筒導(dǎo)通，導(dǎo)電套筒整體相對于監(jiān)控池懸空固定設(shè)置，導(dǎo)電套筒用于和電源正極相連;所述導(dǎo)電上段通過一根正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線和動(dòng)力機(jī)正極相連，正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線中還連接有一個(gè)正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵，動(dòng)力機(jī)正極還通過連接一根反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線和電源負(fù)極相連，反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線上連接有一個(gè)正轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻和一個(gè)與正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵對應(yīng)配合的正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)，正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)在彈簧力作用下保持常閉狀態(tài)且能夠在正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵作用下斷開；所述導(dǎo)電下段通過一根反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線和動(dòng)力機(jī)負(fù)極相連，反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線中還連接有一個(gè)反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵，動(dòng)力機(jī)負(fù)極還通過連接一根正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線和電源負(fù)極相連，正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線上連接有一個(gè)反轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻和一個(gè)與反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵對應(yīng)配合的反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)，反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)在彈簧力作用下保持常閉狀態(tài)且能夠在反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵作用下斷開。
[0016]這樣能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控調(diào)節(jié)的機(jī)械式原理結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化，保證自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的可靠性和準(zhǔn)確性。具體地說當(dāng)本發(fā)明用于監(jiān)控河道水位時(shí)，水位監(jiān)測桿上部的絕緣段成為水位控制范圍的體現(xiàn)，當(dāng)枯水期河道水位低于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電上段和正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)正極，正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)正轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)壩體伸出。壩體伸出后帶動(dòng)水位上漲，至水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作。另外，當(dāng)漲水期河道水位高于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電下段和反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)負(fù)極，反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)反轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)壩體縮回。壩體縮回后帶動(dòng)水位下落，至水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作。故保證了水位能夠在水位監(jiān)測桿上部的絕緣段的高度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其中，正轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻和反轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻用于避免電流未經(jīng)過動(dòng)力機(jī)造成的短路現(xiàn)象。
[0017]作為優(yōu)化，所述水位檢測桿下部段上豎向間隔設(shè)置有若干橫向的插孔，并在浮球上下表面位置的插孔中靠插入插銷實(shí)現(xiàn)和浮球的固定。
[0018]這樣，能夠更好地實(shí)現(xiàn)水位檢測桿的更換和調(diào)整，以根據(jù)需要調(diào)整水位監(jiān)控高度位置。
[0019]作為優(yōu)化，導(dǎo)電套筒外周表面橫向外固定連接一根水平導(dǎo)電桿再通過帶總開關(guān)的導(dǎo)線和電源正極相連，水平導(dǎo)電桿靠一個(gè)絕緣固定支座相對于監(jiān)控池安裝固定。
[0020]這樣，方便導(dǎo)電套筒的固定和電流傳導(dǎo)。
[0021]本發(fā)明還公開了一種用于河道水位調(diào)整的水位控制方法，其特點(diǎn)在于，先在待監(jiān)控的河道水域旁設(shè)置如上所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng);然后當(dāng)枯水期河道水位低于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電上段和正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)正極，正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)正轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)一個(gè)擋水構(gòu)件向河道內(nèi)伸出，擋水構(gòu)件伸出后帶動(dòng)水位上漲，至水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作;另外，當(dāng)漲水期河道水位高于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電下段和反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)負(fù)極，反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)反轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)擋水構(gòu)件縮回，帶動(dòng)水位下落，至水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作。
[0022]這樣即可更好地檢測并調(diào)整控制河道水位以提高通航順暢性。
[0023]綜上所述，本發(fā)明能夠自動(dòng)檢測水位情況并根據(jù)水位情況啟動(dòng)和調(diào)整動(dòng)力機(jī)輸出，具有自動(dòng)化程度高，檢測準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0024]【附圖說明】:
圖1為一種采用了本發(fā)明結(jié)構(gòu)的伸縮式自動(dòng)控水丁壩具體實(shí)施時(shí)的平面布置示意圖。
[0025]圖2為圖1單獨(dú)自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合一種采用了本發(fā)明的伸縮式自動(dòng)控水丁壩及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]【具體實(shí)施方式】:如圖1、圖2所示，一種伸縮式自動(dòng)控水丁壩，包括整體呈豎向設(shè)置的壩體I，其要點(diǎn)在于，壩體I外端段伸出于河道2內(nèi)，壩體I內(nèi)端段通過滑槽凹設(shè)于河岸，且壩體I內(nèi)端段上連接設(shè)置有伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)動(dòng)力機(jī)3相連并能夠控制壩體I實(shí)現(xiàn)內(nèi)外方向的伸縮移動(dòng)。
[0028]這樣，本發(fā)明能夠靠伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壩體往河道內(nèi)的伸縮調(diào)節(jié)。當(dāng)旱期河道水位低時(shí)，可以通過控制壩體向河道內(nèi)伸出以壅高航道水位，保證航道通暢；當(dāng)汛期水位過高時(shí)，也可以通過控制壩體縮回，以降低水位，達(dá)到防汛效果，同時(shí)也能夠更好地保護(hù)壩體不受水流沖刷破壞，延長使用壽命。
[0029]其中，所述河岸上沿垂直于河岸邊緣方向向外設(shè)置有丁壩滑槽4，壩體I內(nèi)端段下部可滑動(dòng)配合在丁壩滑槽4內(nèi)。
[0030]這樣，丁壩滑槽的設(shè)置首先為丁壩提供伸縮空間，其次約束丁壩的移動(dòng)方向，提高抗水流沖擊能力。具體實(shí)施時(shí)，也可以是將丁壩滑槽槽底面連同丁壩滑槽外端丁壩伸出范圍內(nèi)的河床底面整理為相同斜度的傾斜面，丁壩設(shè)計(jì)為下表面和該傾斜面傾斜角度一致的斜面且上表面為水平表面，這樣丁壩伸出時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)貼著河床底面伸出，更好地實(shí)現(xiàn)控水功能。當(dāng)然丁壩也可以做成矩形體，伸出后形成似于懸臂梁的結(jié)構(gòu)，也能夠形成壅水束流效果即可。
[0031]其中，所述伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括固定于壩體內(nèi)端并往河岸方向延伸的推拉桿5，推拉桿5上沿長度方向設(shè)置有一段齒條段6，伸縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)和所述齒條段嗤合的傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)齒輪和動(dòng)力機(jī)3相連并能夠靠其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這樣，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。具體實(shí)施時(shí)，動(dòng)力機(jī)優(yōu)選為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)齒輪可以直接固定在電動(dòng)機(jī)輸出軸上，或者通過調(diào)速裝置和電動(dòng)機(jī)輸出軸相連。
[0032]其中，還包括自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)7，自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)7包括水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)和正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測河道水位，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)用于將監(jiān)測獲得的水位和預(yù)設(shè)值比較，并根據(jù)比較結(jié)果當(dāng)監(jiān)測水位低于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出正轉(zhuǎn)帶動(dòng)壩體伸出，當(dāng)監(jiān)測水位高于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出反轉(zhuǎn)帶動(dòng)壩體縮回。且當(dāng)監(jiān)測水位位于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)，控制動(dòng)力機(jī)停止工作。
[0033]這樣，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié)，使得壩體根據(jù)水位高度自動(dòng)實(shí)現(xiàn)伸出和縮回，無需人工干涉，提高自動(dòng)化程度。
[0034]其中，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)包括位于河岸上的一個(gè)監(jiān)控池8，監(jiān)控池8底部通過連通管道9和壩體上游的河道底部連通設(shè)置，監(jiān)控池8內(nèi)設(shè)置有一個(gè)浮球10，浮球10上豎直向上設(shè)置有一根用于指示水位變化情況的水位監(jiān)測桿11。
[0035]這樣，依靠單獨(dú)設(shè)置一個(gè)和河道連通的監(jiān)控池來反映水位，并靠浮球和水位監(jiān)測桿，能夠更好地將將水位變化情況反饋到水位監(jiān)測桿上部位置，故能夠更方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和調(diào)控。
[0036]其中，所述連通管道9設(shè)置有多根。這樣，連通管道可以小型化，更加利于減弱河道水位漲落所引起監(jiān)控池8中水位的振蕩。具體實(shí)施時(shí)，連通管道內(nèi)設(shè)置有閥門，方便連通管道的啟閉控制。
[0037]其中，所述連通管道9位于河道底部的外端端面朝向河道下游方向傾斜設(shè)置。這樣，可以防止水流因動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能而使監(jiān)控池中的水位偏高，保證水位監(jiān)測的穩(wěn)定可靠。
[0038]其中，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)包括位于水位監(jiān)測桿11上部且從上到下依次設(shè)置的導(dǎo)電上段12、絕緣段13和導(dǎo)電下段14，還包括可相對滑動(dòng)地套設(shè)在水位監(jiān)測桿上部的導(dǎo)電套筒15，導(dǎo)電上段12和導(dǎo)電下段14外表面設(shè)置有導(dǎo)電材料使得導(dǎo)電套筒15滑動(dòng)至其位置時(shí)能夠和導(dǎo)電套筒15導(dǎo)通，導(dǎo)電套筒15整體相對于監(jiān)控池8懸空固定設(shè)置，導(dǎo)電套筒15用于和電源正極相連;所述導(dǎo)電上段12通過一根正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線和動(dòng)力機(jī)3正極相連，正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線中還連接有一個(gè)正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵16，動(dòng)力機(jī)3正極還通過連接一根反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線和電源負(fù)極相連，反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線上連接有一個(gè)正轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻17和一個(gè)與正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵對應(yīng)配合的正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)18，正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)18在彈簧力作用下保持常閉狀態(tài)且能夠在正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵16作用下斷開;所述導(dǎo)電下段14通過一根反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線和動(dòng)力機(jī)3負(fù)極相連，反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線中還連接有一個(gè)反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵19，動(dòng)力機(jī)3負(fù)極還通過連接一根正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線和電源負(fù)極相連，正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線上連接有一個(gè)反轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻20和一個(gè)與反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵19對應(yīng)配合的反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)21，反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)21在彈簧力作用下保持常閉狀態(tài)且能夠在反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵19作用下斷開。
[0039]這樣能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控調(diào)節(jié)的機(jī)械式原理結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化，保證自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的可靠性和準(zhǔn)確性。具體地說，水位監(jiān)測桿上部的絕緣段成為水位控制范圍的體現(xiàn)，當(dāng)枯水期河道水位低于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電上段和正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)正極，正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)正轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)壩體伸出。壩體伸出后帶動(dòng)水位上漲，至水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作。另外，當(dāng)漲水期河道水位高于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電下段和反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)負(fù)極，反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)反轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)壩體縮回。壩體縮回后帶動(dòng)水位下落，至水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作。故保證了水位能夠在水位監(jiān)測桿上部的絕緣段的高度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其中，正轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻和反轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻用于避免電流未經(jīng)過動(dòng)力機(jī)造成的瞬時(shí)短路現(xiàn)象。具體實(shí)施時(shí)，水位檢測桿中，導(dǎo)電上段12、絕緣段13和導(dǎo)電下段14可以設(shè)置為外徑相同的圓柱段且各自端面具有外凸的螺紋柱和內(nèi)凹的螺紋孔靠螺紋配合實(shí)現(xiàn)對接，這樣方便更換調(diào)整各段的高度，以適應(yīng)不同情況所需的控制范圍調(diào)整。
[0040]其中，所述水位檢測桿11下部段上豎向間隔設(shè)置有若干橫向的插孔，并在浮球10上下表面位置的插孔中靠插入插銷實(shí)現(xiàn)和浮球10的固定。這樣，能夠更好地實(shí)現(xiàn)水位檢測桿的更換和調(diào)整，以根據(jù)需要調(diào)整水位監(jiān)控高度位置。
[0041]其中，導(dǎo)電套筒外周表面橫向外固定連接一根水平導(dǎo)電桿22再通過帶總開關(guān)23的導(dǎo)線和電源正極相連，水平導(dǎo)電桿靠一個(gè)絕緣固定支座相對于監(jiān)控池安裝固定。這樣，方便導(dǎo)電套筒的固定和電流傳導(dǎo)。
[0042]上述丁壩應(yīng)用與河道水位控制的具體過程如下:
(I)首先修建如上所述結(jié)構(gòu)的丁壩，并使壩體一端適當(dāng)伸入河道。其中浮球和水位監(jiān)測桿應(yīng)設(shè)置在監(jiān)控池邊緣;管道的一端應(yīng)連接到航道的水位監(jiān)測區(qū)域(一般位于壩體上游位置)且河道中的管口截面應(yīng)朝向河道下游或者與水流流向大致平行；電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)可使丁壩伸長，電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)可使丁壩縮短。
[0043](2)斷開電路總開關(guān)。
[0044](3)關(guān)閉閥門，人為調(diào)試監(jiān)控池中的水位，使其恰好為航道水位的設(shè)計(jì)值。
[0045](4)調(diào)節(jié)浮球位置，使導(dǎo)電套筒能穩(wěn)定處于水位監(jiān)測桿無孔絕緣段。
[0046](5)閉合電路總開關(guān)，并打開閥門。
[0047](6)如果此時(shí)監(jiān)控池中的水位高于航道的實(shí)際水位，監(jiān)控池中的水就會(huì)在壓力差的作用下經(jīng)管道流入河道，監(jiān)控池中的水位將下降，浮球隨之下落，使得導(dǎo)電套筒與水位監(jiān)測桿的導(dǎo)電上段接觸，電路被接通。此時(shí)正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)由于正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵的吸引而斷開，其中正轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻對電路起到保護(hù)作用，避免瞬間短路的發(fā)生。電流則由正極到負(fù)極流過電動(dòng)機(jī)使其正向轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而通過伸縮桿的傳動(dòng)使丁壩伸長，河道水位隨之壅高；當(dāng)河道水位由于壅高而大于監(jiān)控池中的水位時(shí)，在壓力差的作用下，河道水流將流入監(jiān)控池中，監(jiān)控池中的水位將上升，浮球隨之上升，使得導(dǎo)電套筒又處于水位監(jiān)測桿的絕緣段，電路被斷開。此時(shí)河道水位已基本等于航道水位的設(shè)計(jì)值。
[0048](7)如果此時(shí)監(jiān)控池中的水位低于航道的實(shí)際水位，河道中的水就會(huì)在壓力差的作用下經(jīng)管道流入監(jiān)控池，監(jiān)控池中的水位將升高，浮球隨之上升，使得導(dǎo)電套筒與水位監(jiān)測桿導(dǎo)電下段接觸，電路被接通。此時(shí)反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)由于反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵的吸引而斷開，其中反轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻對電路起到保護(hù)作用，避免瞬間短路的發(fā)生。電流則由負(fù)極到正極流過電動(dòng)機(jī)使其反向轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而通過伸縮桿的傳動(dòng)使丁壩縮短，河道水位隨之降低。當(dāng)丁壩縮短而放寬河道使得監(jiān)控池中的水位大于河道水位時(shí)，在壓力差的作用下，監(jiān)控池中的水將流入河道，監(jiān)控池中的水位將降低，浮球隨之下降，使得導(dǎo)電套筒又處于水位監(jiān)測桿的絕緣段，電路被斷開。此時(shí)河道水位已基本等于航道水位的設(shè)計(jì)值。
[0049](8)此后，如果河道來流量變化，引起航道水位的升降，該伸縮式自動(dòng)控水丁壩系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)感應(yīng)航道水位的變化，控制丁壩的伸縮，達(dá)到維持航道水位穩(wěn)定的目的。
[0050](9)當(dāng)遇到洪水等大流量水文條件時(shí)，可人工調(diào)整水位監(jiān)測桿使其無孔導(dǎo)電下段接通電路，使丁壩縮進(jìn)凹槽，放寬河道，加快洪水排泄，同時(shí)避免丁壩受到洪水沖蝕而損毀。[0051 ]故上述丁壩結(jié)構(gòu)，具有以下特點(diǎn):(I)該構(gòu)思改變了丁壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程慣例，變不可動(dòng)結(jié)構(gòu)為可動(dòng)結(jié)構(gòu)，是丁壩的一種創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)形式。(2)該構(gòu)思可監(jiān)測河道水位變化，繼而控制丁壩伸縮，最終達(dá)到自動(dòng)控制航道水位的目的，方便安全，節(jié)省人力。(3)洪水期，可將丁壩縮進(jìn)凹槽，放寬河道，加快洪水排泄，同時(shí)避免丁壩受到洪水的沖刷破壞，延長其使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)和正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測待監(jiān)控水域水位，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)用于將監(jiān)測獲得的水位和預(yù)設(shè)值比較，并根據(jù)比較結(jié)果當(dāng)監(jiān)測水位低于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出正轉(zhuǎn)，當(dāng)監(jiān)測水位高于預(yù)設(shè)水位范圍時(shí)控制動(dòng)力機(jī)輸出反轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述水位監(jiān)測部分結(jié)構(gòu)包括位于河岸上的一個(gè)監(jiān)控池，監(jiān)控池底部通過連通管道和待監(jiān)控水域底部連通設(shè)置，監(jiān)控池內(nèi)設(shè)置有一個(gè)浮球，浮球上豎直向上設(shè)置有一根用于指示水位變化情況的水位監(jiān)測桿。3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述連通管道設(shè)置有多根。4.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述待監(jiān)控水域?yàn)楹拥溃疫B通管道位于河道底部的外端端面朝向河道下游方向傾斜設(shè)置。5.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述正反轉(zhuǎn)控制部分結(jié)構(gòu)包括位于水位監(jiān)測桿上部且從上到下依次設(shè)置的導(dǎo)電上段、絕緣段和導(dǎo)電下段，還包括可相對滑動(dòng)地套設(shè)在水位監(jiān)測桿上部的導(dǎo)電套筒，導(dǎo)電上段和導(dǎo)電下段外表面設(shè)置有導(dǎo)電材料使得導(dǎo)電套筒滑動(dòng)至其位置時(shí)能夠和導(dǎo)電套筒導(dǎo)通，導(dǎo)電套筒整體相對于監(jiān)控池懸空固定設(shè)置，導(dǎo)電套筒用于和電源正極相連;所述導(dǎo)電上段通過一根正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線和動(dòng)力機(jī)正極相連，正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線中還連接有一個(gè)正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵，動(dòng)力機(jī)正極還通過連接一根反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線和電源負(fù)極相連，反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線上連接有一個(gè)正轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻和一個(gè)與正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵對應(yīng)配合的正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)，正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)在彈簧力作用下保持常閉狀態(tài)且能夠在正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵作用下斷開;所述導(dǎo)電下段通過一根反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線和動(dòng)力機(jī)負(fù)極相連，反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線中還連接有一個(gè)反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵，動(dòng)力機(jī)負(fù)極還通過連接一根正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線和電源負(fù)極相連，正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線上連接有一個(gè)反轉(zhuǎn)短路保護(hù)電阻和一個(gè)與反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵對應(yīng)配合的反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)，反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)在彈簧力作用下保持常閉狀態(tài)且能夠在反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵作用下斷開。6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述水位檢測桿下部段上豎向間隔設(shè)置有若干橫向的插孔，并在浮球上下表面位置的插孔中靠插入插銷實(shí)現(xiàn)和浮球的固定。7.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，導(dǎo)電套筒外周表面橫向外固定連接一根水平導(dǎo)電桿再通過帶總開關(guān)的導(dǎo)線和電源正極相連，水平導(dǎo)電桿靠一個(gè)絕緣固定支座相對于監(jiān)控池安裝固定。8.一種水位控制方法，其特征在于，先在待監(jiān)控的河道水域旁設(shè)置如權(quán)利要求5至權(quán)利要求7中任一項(xiàng)所述的動(dòng)力機(jī)水位自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng);然后當(dāng)枯水期河道水位低于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電上段和正轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)正極，正轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)正轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從正轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)正轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)一個(gè)擋水構(gòu)件向河道內(nèi)伸出，擋水構(gòu)件伸出后帶動(dòng)水位上漲，至水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電上段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作；另外，當(dāng)漲水期河道水位高于控制范圍時(shí)，水位監(jiān)測桿上升使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒接通，電流從電源正極依次經(jīng)過導(dǎo)電套筒、導(dǎo)電下段和反轉(zhuǎn)輸入導(dǎo)線到達(dá)動(dòng)力機(jī)負(fù)極，反轉(zhuǎn)控制用電磁鐵接通工作帶動(dòng)反轉(zhuǎn)彈簧控制開關(guān)動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，電流從反轉(zhuǎn)輸出導(dǎo)線流出到電源負(fù)極，動(dòng)力機(jī)反轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)擋水構(gòu)件縮回，帶動(dòng)水位下落，至水位監(jiān)測桿下降使得導(dǎo)電下段和導(dǎo)電套筒脫離接觸，此時(shí)動(dòng)力機(jī)電流斷開停止工作。
【文檔編號】E02B3/06GK105843265SQ201610175298
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】鐘亮, 潘云文, 劉珺潔, 孫建云, 韓正國
【申請人】重慶交通大學(xué)