水位自记台虹吸式进水管的改进

《水位自记台虹吸式进水管的改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、水位自记台虹吸式进水管的改进[图文]水位自记台虹吸式进水管的改进稿件来源：长江水文网   发布时间：2004-9-1311:05:33   作者： 张孝军,封光寅,焦连喜,张洪霞,谌红信,马继建12345图5水位与真空表读数关系图【摘要】虹吸式进水管，以其良好的排沙性能，受到了人们的青睐。但在连通性方面存在以下三个问题影响其广泛应用。一是灌水与排气难；二是负压难以保证；三是无法监视其工作状态。对此，我们在工作中探索出了一种直接灌水、负压保证与补偿和虹吸管工作状态监视装置，圆满地解决了上述问题，已在生产中应用多年，效果很好。【关键词】水位自记台虹

2、吸式进水管；直接灌水；负压保证与补偿；状态监视；改进1 前言水位是水文要素中的重要内容之一，为了观测、记录其过程，人们采用水位台自记。水位自记台的形式有许多，最常见的是直立式水位台。而直立式水位台效果的好坏，主要决定于进水管的连通与克服泥沙对其影响的性能。虹吸式进水管就兼顾了这两方面的优点，它既有很好的连通性，又能将一定范围粒径的泥沙排在进水管外，减少了泥沙对进水管和自记井的影响。但是，在虹吸管倒U型的顶端，由于负压大，容易产生汽化水或从水中分离出空气，当这些气体达到一定量（虹吸管倒U型顶端的过水截面积太小如图1所示）时，就会严重影响虹吸管的连

3、通性能，甚至使其完全失去作用。我们在实际工作中反复实验，研制出了一种水位自记台虹吸式进水管直接灌水、负压保证与补偿和工作状态监视装置，不仅圆满地解决了这些问题，而且免去了当虹吸管内需要灌水时，要分别需人下水堵住虹吸管下端两个口门的麻烦，并且还能监视虹吸管的工作状态。现已在生产中长期应用，效果良好。2 基本工作原理一般水位自记台虹吸式进水管的布设都是采用倒U 型无缝钢管，且在倒U型顶端安装一灌水与排气孔（如图1中的K1）。为了能直接往虹吸管内灌水，保证倒U型管顶端的负压，排除管内气体。我们在K1 处增设了一套虹吸式进水管直接灌水负压保证与补偿和工

4、作状态监视装置（以下简称补偿装置），如图2所示。即在K1上连通一个密封钢瓶，在钢瓶的上端安装另一开关K2，并在K1与K2之间安装一个真空表。2.1 当给虹吸管中直接灌水的步骤为：⑴ 关闭K1、开启K2，从K2处将水注满钢瓶；⑵ 关闭K2，开启K1，这时水就会流入虹吸管，部分水体将流出管外，使钢瓶和虹吸管中产生一定的负压，虹吸管内的水面将上升一定的高度；⑶ 重复步骤⑴和⑵，直至水面上升到倒U型管顶端的K1以上、钢瓶内再注满水为止；⑷ 关闭K2，开启K1，使虹吸管投入正常运行（如图2所示）。如果水体内有些小气泡或者虹吸管内真空度太高（水位太低），致

5、使水中的气体溢出到虹吸管内，本装置（根据密封装置内的压力与外界大气压平衡的原理）将使溢出的气体进入到虹吸管上部的密封钢瓶内，避免溢出气体对虹吸管倒U型顶端过水截面积的影响。2.2 理论依据根据波意耳―马约特定律：在气温与水温变化不大（等温过程）的情况下（假定水体不可压缩、水位变化可忽略），等质量的气体，平衡时的压力与容积的乘积和气体达到新的平衡时的压力与容积的乘积相等。气体平衡方程为：P1•V1=P2•V2式中：P1 、V1分别为气体平衡时的压力与容积；P2、V2分别为气体达到新的平衡时的压力与容积。2.2.1 首次灌水（关闭K1，开启K2，从

6、K2处将水注满密封钢瓶；关闭K2，开启K1）后，已排除气压为P1、容积为V的空气，系统内的压力与容积的变化为：P1•(V1-V)=P2•V2即            P1•(V1-V)=P2•[(V1-V)+△V1]P2=(V1-V)/[(V1-V)+ △V1] •P1           （1）式中：P1为首次灌水前附加装置与虹吸管内空气的气压；V1为首次灌水前附加装置与虹吸管内的空气所占空间的容积；P2为首次灌水后系统内平衡时的气压；V2为首次灌水后系统内平衡时的空气所占的容积；△V1为首次灌水后系统内平衡时流出到外界（自然水面以下）的水体

7、体积；V为附加装置密封钢瓶的容积。此时，系统内水、气平衡后的状态如图3所示。2.2.2 第二次灌水（方法与第一次相同）后，已排除气压为P2、容积为V的空气（系统内的水、气状态如图4所示），系统内压力与容积的变化为：P2•(V2-V)=P3•V3即        P2•(V2-V)=P3•[(V2-V)+△V2]P3=(V2-V)/[(V2-V)+ △V2] •P2          （2）式中：△V2为第二次灌水后系统内平衡时流出到外界（自然水面以下）的水体体积；P3为第二次灌水后系统内平衡时的气压。2.2.3 第i次灌水（方法同上）后，已排除

8、气压为Pi、容积为V的空气，系统内压力与容积的变化为：Pi•(Vi-V)=Pi+1•Vi+1即       Pi•(Vi-V)=Pi+1•[(Vi-V