【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水力机械测量，特别涉及一种模型试验精确测量水泵、水泵水轮机、水轮机等水力机械运行过程中吸气漩涡强度与其吸气量体积精确测量的模型试验台及使用方法。
技术介绍
1、储能技术在我国的能源架构安全中将扮演着越来越重要的角色。抽水蓄能电站作为目前最成熟的大规模储能技术，在我国未来很长时期内将迎来高需求。这一技术的广泛开发与建设对于我国电力系统的安全性以及能源结构转型等战略性需求具有特别重要的意义。随着中国在全球承担更多的环境责任，以及新型电力系统的建立与发展，抽水蓄能电站的发展将为实现碳中和目标提供坚实的支撑，为实现全面可持续发展做出积极贡献。水泵水轮机作为抽水蓄能电站中的能量转化核心装置，直接关系到储能的效率，在抽水蓄能电站中占有重要地位。因此，水泵水轮机和泵站机组安全高效运行对于国民经济发展有着重要意义。但是抽水蓄能电站上下水库内的各类漩涡会对水泵水轮机机组运行产生不可忽略的负面影响。漩涡形成后，空气随着漩涡顶部凹陷处被吸入水泵水轮机机组，不仅会使水泵水轮机能量特性、气蚀性能显著降低，而且还可能引起机组振动而导致机组不能正常运行，甚至导致工程事故。研究漩涡不同级别卷携的气体体积对水泵水轮机外特性及安全高效运行具有重要意义，进一步对整个电站的安全高效运行具有重要基础意义。但目前，对于如何定量测量相关水力机械运行时不同漩涡强度大小与其卷携气体体积的定量化关联研究还未开展。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台及使用方法。通过精
2、为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，包括：漩涡形成主体池、试验机组、u形管、首次测量瓶、再次测量瓶、尾水池和循环管道。
4、试验机组为水力机械，试验机组前端由水平的水管与漩涡形成主池体连接，后端通过向上倾斜的水管与u形管相连；
5、u形管包括：第一u型管、第二u型管和第三u型管，第一u型管、第二u型管和第三u型管首尾次第相连；
6、第一u型管进水侧顶部与带有刻度的首次测量瓶相连；
7、首次测量瓶上自上而下标有精确体积刻度方便时刻依据气液交界面读取气体体积具体数据，首次测量瓶侧面设有排气阀，顶部设有气体测量接口作为测量气球的接口；
8、第二u型管的上侧中间开口与再次测量瓶相连，再次测量瓶上设有再次测量阀和再次测量气球接口，第二u型管的尾部连接第三u形管，第三u形管尾部与尾水池相连，尾水池通过循环管道与漩涡形成主池体相连，构成循环管路。
9、作为优选，漩涡形成主池体为扁平式池体结构；漩涡形成主池体1的宽度尺寸为3-6倍的待测试验机组进口管路直径，长度和高度尺寸为6-12倍待测试验机组进口管路直径；
10、作为优选，所述漩涡形成主池体中安装有稳流栅；稳流栅有两道，第一稳流栅表面结构为若干圆孔形状，第二稳流栅表面结构为若干竖高矩形形状。
11、作为优选，所述第二u型管进水侧的内部设有稳流器，所述稳流器由截面是六边形，流向方向为直线的蜂窝状小孔组成。
12、作为优选，u形管内径尺寸为1.5-3倍于待测试验机组进口管路。
13、作为优选，漩涡形成主池体是高透明亚克力材料制作，方便在侧面采用高速摄影高精度不间断捕捉漩涡演化过程及其流态，在漩涡形成主池体的侧面及上表面采用piv(particle image velocimetry)技术精确测量不同级别漩涡的流速数据。
14、作为优选，试验机组能够外接转速转矩仪、电磁流量计、测功仪，得到水力机械机组即时的转速、轴功率、流量、流速、压力及扬程、出力的外特性数据。
15、作为优选，后期若再次测量瓶无法完全测量试验机组排出的全部气体，根据实际需求添加多根第二u型管，第二u型管依次相连，每一根第二u型管都带有再次测量瓶，直至机组排出气体全部被测量瓶捕获。
16、本专利技术还公开了上述实验台的使用方法，包括以下步骤：
17、首先向漩涡形成主池体注水，关闭阀门a和阀门b，试运行试验机组，直至水流经整个实验台循环回路最终再次回到漩涡形成主池体中，待水流稳定后，开启阀门a和阀门b排出此两处初始阶段可能存在的气体；
18、随后调节试验机组到试验状态，再稳定运行一段时间后，开启阀门a和阀门b排出此两处初始阶段可能存在的气体；
19、再次进行试运行，稳定运行一段时间以后，开始计时，并通过首次测量瓶及再次测量瓶上的气体测量刻度读取一定时间段内由漩涡形成主池体被不同级别漩涡卷携吸入待测水力机械内部并排出的气体体积精确值，当此过程气体体积较大时可在气体测量接口和再次测量气球接口上接上气体测量气球，打开阀门a和阀门b，用气体测量气求进行大气量数据测量。
20、最终通过记录一定时间内u形管路所接气球的体积增量，得到漩涡所含气体体积。
21、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
22、实现水力机械吸气量的直接性精确测量，并且可对少量、适量及大量气体体积进行测量，测量范围广，同时测量结果直观且清晰，即时通过测量刻度方便读取。
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1.一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于，包括：漩涡形成主体池、试验机组、U形管、首次测量瓶、再次测量瓶、尾水池和循环管道；
2.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：漩涡形成主池体为扁平式池体结构；漩涡形成主池体1的宽度尺寸为3-6倍的待测试验机组进口管路直径，长度和高度尺寸为6-12倍待测试验机组进口管路直径。
3.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：所述漩涡形成主池体中安装有稳流栅；稳流栅有两道，第一稳流栅表面结构为若干圆孔形状，第二稳流栅表面结构为若干竖矩形形状。
4.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：所述第二U型管进水侧的内部设有稳流器，所述稳流器由截面是六边形，流向方向为直线的蜂窝状小孔组成。
5.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：U形管内径尺寸为1.5-3倍于待测试验机组进口管路。
6.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：漩涡形成主池体是
7.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：试验机组能够外接转速转矩仪、电磁流量计、测功仪，得到水力机械机组即时的转速、轴功率、流量、流速、压力及扬程、出力的外特性数据。
8.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：若再次测量瓶无法完全测量试验机组排出的全部气体，根据实际需求添加多根第二U型管，第二U型管依次相连，每一根第二U型管都带有再次测量瓶，直至机组排出气体全部被测量瓶捕获。
9.一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台的使用方法，其特征在于：所述使用方法是在权利要求1至8其中一项所述的精确测量实验台的基础上实现的；
...【技术特征摘要】
1.一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于，包括：漩涡形成主体池、试验机组、u形管、首次测量瓶、再次测量瓶、尾水池和循环管道；
2.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：漩涡形成主池体为扁平式池体结构；漩涡形成主池体1的宽度尺寸为3-6倍的待测试验机组进口管路直径，长度和高度尺寸为6-12倍待测试验机组进口管路直径。
3.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：所述漩涡形成主池体中安装有稳流栅；稳流栅有两道，第一稳流栅表面结构为若干圆孔形状，第二稳流栅表面结构为若干竖矩形形状。
4.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：所述第二u型管进水侧的内部设有稳流器，所述稳流器由截面是六边形，流向方向为直线的蜂窝状小孔组成。
5.根据权利要求1所述的一种漩涡卷携气体体积精确测量实验台，其特征在于：u形管内径尺寸为1.5-3倍于待测试验机组进...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭苗，徐鹏，蔡鑫，王之恒，申艳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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