第十一讲估计水箱水流量模型

一、问题的提出

随着社会和经济的不断发展，环境和资源问题日益突出，水便是其中的主要问题之一。1997年联合国水资源会议曾郑重向全世界发出警告：“水，不久将成为继石油危机之后的下一个社会危机”。我国是一个缺水的国家，人均水资源拥有量仅为2150m3/a（按13亿人计），不到世界人均水平的四分之一，排在世界第109位。特别是“三北”（东北、华北和西北）地区和经济发达的沿海地区，水的供需矛盾已十分突出。有关资料表明，我国每年因缺水而

影响工业产值已达2300多亿元。预计到本世纪末，全国年总需水量将达到700亿m3，而缺水量也将达到70亿m3，水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

某些地区的用水管理机构为了达到节约用水的目的，需估计公众的用水速度（单位是G/h）和每天总用水量的数据。现在许多地方没有测量流入或流出水箱流量的设备,而只能测量水箱中的水位（误差不超过5%）。当水箱水位低于某最低水位L时，水泵抽水，灌入水箱内直至水位达到最高水位H为止，但是也无法测量水泵的流量，因此在水泵启动时不易建立水箱中水位和水泵工作时用水量之间关系。水泵一天灌水1～2次，每次约2h。试估计在任意

法测量水泵的流量，因此在水泵启动时不易建立水箱中水位和水泵工作时用水量之间关系。水泵一天灌水1～2次，每次约2h。试估计在任意时刻(包括水泵灌水期间)流出水箱的流量，并估计一天的总用水量。

表1给出了某镇中某一天的真实用水数据，表中测量时间以秒为单位，水位以E为单位。例如3316s以后，水箱中的水深降至31.10E时，水泵自动启动把水输入水箱；而当水位回升至35.5E时，水泵停止工作。

本问题中使用的长度单位为E(=30.24cm）;容积单位为G(=3.785L(升))。水箱为圆柱体，其直径为57E.

二、问题的分析

1. 数据变换：水位与时间的关系转化为水箱中水的体积与时间的关系.

2. 探求水箱中水的流量与时间的函数关。

定水位对流速没有影响。类似地，还假设大气情况，温度变化等对水流速均无直接影响。

3．水泵的灌水速度为常数，不随时间变化也不是已灌水量的函数，因此假设水泵大约在水位27E时开始灌水，在水位35.5E时停止灌水。同时假设水泵不会损坏或不需要维护。

4．从水箱中流出的最大流速小于水泵的灌水速度。为了满足公众的用水需求不让水箱中的水流尽。

5．每天的用水量分布都是相似的。因为公众对水的消耗量是以全天的活动（诸如洗澡、做饭、洗衣服等）为基础的，所以每日用水类型是相似的。

6．水箱的流水速度可用光滑曲线来近似。每个用户的用水需求量与整个区的用水需求量相比微不足道，而且它与整个社区需求量的增减情况是不相似的。

四、分析与建模

引入如下记号：

V、V i —水的容积，时刻t i水的容积G）；

t i—时刻（h）；

p —水泵的灌水速度（G/h）;

T0 —初始数据的当天测量时间;

T —当天的时间（以24小时制）;

f(t) —流出水箱的流速是时间的函数（G/h）;

从此表的数据可知,在水泵的第二次抽水时间区间内,从水箱中流出的平均流速必定大于第一次抽水时的流速。因为第二次灌水时间长得多。但是，第二次水泵停止灌水的确切时刻是未知的，在水泵第二次灌水后所测得的水位与水泵实际停止运行的水位是不同的,因此,水泵停止运行的时刻一定在图2右边阴影部分两次测量时间之间.我们需要估计水泵开始和停止灌水的时间.

水泵第一次约在8.968h后开始运行的,因为这时水箱中水的体积约为514800G,水泵停止灌水时间在10.926h～10.954h之间的0.028长的区间内。

我们可以确定水泵第二次开始运行时间为20.839h,因为这时水的体积又为14800G ,也可确定水泵第二次停止运行时间为22.958h, 这是由于在紧接着的测量时刻23.88h 测得水的体积为663400G,与水泵停止时的水位67700G相比流掉了14300G。

计算出在相邻时间区间的中点及在时间区间内水箱中流出水的平均速度，并将其列成表3,并划出其散点图。

下面就对表3的数据进行拟合,最后对其积分计算出每天的用水总量。借助于软件包（Mathematica ）用9次多项式进行拟合，得

23456

576889()17.362311.52277.96127 2.7085 +0.4846130.04868160.0028516 9.6757810 1.7630110 1.3347510f t t t t t t t t t

t ???=?+??+?×+×+×拟合的复相关系数为0.980767,t 的定义由下式给出.

000024()0.4606,()0.4606,

T T T T t T T T T +?+

五、模型求解

由上面的“分析余建模”中得到水的流速函数f (t )在t = 0.46 (h)和t =24.46(h)时的值分别近似为14170 G/h 和13730 G/h ,相差仅3%，从而可认为得到了f (t )的连续性。于是，一天里的用水总量近似地等于曲线f (t )在24小时周期内的积分

这个数字近似对应于水箱总体积的1.5倍。因为按常规每1000人的用水量为105000(G/d),其中d为天，因此估计这个区大约有3200人。

240.46060.4606()338000(G)

f t dt +=∫

管道水流量计算公式

管道水流量计算公式 A.已知管的内径12mm，外径14mm，公差直径13mm，求盘管的水流量。压力为城市供水的压力。计算公式1：1/4∏×管径的平方（毫米单位换算成米单位）×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）计算公式2：一般取水的流速1--3米/秒，按1.5米/秒算时： DN=SQRT（4000q/u/3.14) 流量q，流速u，管径DN。开平方SQRT。其实两个公式是一样的，只是表述不同而已。另外，水流量跟水压也有很大的关系，但是现在我们至少可以计算出大体的水流量来了。备注：1.DN为Nomial Diameter 公称直径(nominal diameter)，又称平均外径(mean outside diameter)。这是缘自金属管的管璧很薄，管外径与管内径相差无几，所以取管的外径与管的内径之平均值当作管径称呼。因为单位有公制(mm)及英制(inch)的区分，所以有下列的称呼方法。 1. 以公制(mm)为基准，称 DN (metric unit) 2. 以英制(inch)为基准，称NB(inch unit) 3. DN (nominal diameter) NB (nominal bore) OD (outside diameter) 4. 【例】镀锌钢管DN50，sch 20 镀锌钢管NB2”，sch 20 5. 外径与DN，NB的关系如下： ------DN(mm)--------NB(inch)-------OD(mm) 15-------------- 1/2--------------21.3 20--------------3/4 --------------26.7 25-------------- 1 ----------------33.4 32-------------- 1 1/4 -----------42.2 40-------------- 1 1/2 -----------48.3 50-------------- 2 -----------60.3 65-------------- 2 1/2 -----------73.0 80-------------- 3 -----------88.9 100-------------- 4 ------------114.3 125-------------- 5 ------------139.8 B.常用给水管材如下：

水位水箱实验

水箱水位试验一、实验目的 1、通过使用LN2000分散控制系统 2、对水箱水位进行控制，熟悉掌握DCS控制系统基本设计过程。二、实验设备 1、PCS过程控制实验装置； 2、LN2000 DCS系统； 3、上位机（操作员站）三、实验主要内容 1、实验物理系统的总体构成（1）水箱系统（2）DCS系统（3）上位操作员站系统 2、系统工艺流程 3、系统控制原理

采用DCS控制，将上水箱液位控制在设定高度。将液位信号输出给DCS，根据PID参数进行运算，输出信号给电动调节阀，由DDF电动阀来控制水泵的进水流量，从而达到控制设定液位基本恒定的目的。系统控制框图如下：控制方案改进：可考虑在现有控制方案基础上，将给水增压泵流量信号引入作为导前微分或控制器输出前馈补偿信号。四、实验步骤 1、基于DCS的控制逻辑设计与组态启动StartUp.exe，出现如下窗口

（1）系统全局数据库组态（单击系统数据库按钮进入）数据库的组态一般分为两部分：数据采集测点的配置组态和中间计算点的组态。中间计算点是为了图形数据显示所形成的统计计算点。I/O测点清单如下：硬件连接已接好，数据库已经输入完毕，只能修改中间点。

（2）SAMA图组态（单击SAMA图组态按钮进入）模块介绍：主要是AI、DI、AO、DO、AM、DM、PID控制器、M\A手操器、设备驱动器，RS触发器、比较器模块，包括模块实现的功能及其输入输出中间参数。(详见算法手册说明) 本实验需要组态的有：设备驱动器：电动门、增压泵 M\A手操器：水箱水位控制DDF阀手操器（3）水箱水位控制逻辑组态

水池满水试验复习过程

水池满水试验

水池满水试验一、工程概述及编制说明 1、工程概况侨立水务永川三水厂建设项目，系侨立水务设计规模20万吨/日的第三水厂一期工程(设计规模10万吨/日)的净化厂建设工程，工程概算总投资14888.26万元。净化厂建设项目包括主要工艺构筑物（配水井一个、絮凝沉淀池两组、翻板滤池一组八格、5000立方米清水池两个、送水泵房及变配电中控室一组）、辅助构筑物（加药间一个、机修车间一个、回收水池一个、污泥处理系统一套）、附属构筑物（办公楼一栋）辅助设施（厂区给排水、道路、围墙、绿化等）。本工程于2011年3月正式开工建设，计划2012年5月底竣工投产。 2、编制说明编制目的作为两组絮凝沉淀池、一组汽水反冲洗滤池，两个5000立方米清水池等工程满水试验施工的指导性文件。 3、编制依据《给水排水构筑物施工及验收规范》（GB50141-2008）消防泵房工程设计图纸以往类似工程施工经验二、施工组织及技术准备 1、施工组织首次在本工程中组织进行满水试验，本着对工程质量负责的态度，由项目经理组织、协调，各工序相关管理人员积极配合，认真对待积累经验，指导构筑物的满水试验。 2、技术准备

组织技术人员根据各盛水构筑物的实际情况，精心编制施工方案，严格按照设计要求和经审批通过的施工方案进行施工。 3、人员准备 4、施工准备池体混凝土的表面处理 1) 池壁加固螺栓割除，用高一标号的微细水泥砂浆抹平修补好砼表面； 2) 预留工艺管道采用闸阀或盲板封堵。 3) 池内杂物清扫干净； 4) 注水采用麻柳河河水作为水源，使用水泵从河中直接取水，向待试验池内注水；试水完毕后，池内的水由排水阀排出。 5) 在加盖清水池等满水试验时，人孔处安置照明灯，便于夜间观察、注水； 6) 设置水位观测标尺、标定水池最高水位，安装水位测针；标尺用木方制作（高度由池底到人孔上50㎝），分别在三次注水平面处安置刻度尺，用木方固定在人孔处。三、满水试验步骤及检查测定方法 1、注水 1) 采用麻柳河河水作为水源，使用水泵从河中直接取水，向待试验池内注水；

水的流量与管径的压力的计算公式

1、如何用潜水泵的管径来计算水的流量 Q=4.44F*((p2-p1)/ρ）0.5 流量Q，流通面积F，前后压力差p2-p1，密度ρ，0.5是表示0.5次方。以上全部为国际单位制。适用介质为液体，如气体需乘以一系数。由Q＝F*v可算出与管径关系。以上为稳定流动公式。 2、请问流水的流量与管径的压力的计算公式是什么？管道的内直径205mm,高度120m,管道长度是1800m,请问每小时的流量是多少？管道的压力是多少，管道需要采用多厚无缝钢管？问题补充：从高度为120米的地方用一根管道内直径为205mm管道长度是1800米放水下来,请问每个小时能流多少方水？管道的出口压力是多少?在管道出口封闭的情况下管道里装满水,管道底压力有多大 Q=[H/（SL）]^(1/2) 式中管道比阻S=10.3*n^2/(d^5.33)=10.3*0.012^2/(0.205^5.33)=6.911 把H=120米，L=1800米及S=6.911代入流量公式得 Q=[120/（6.911*1800）]^(1/2) = 0.0982 立方米/秒= 353.5 立方米/时在管道出口封闭的情况下管道里装满水,管道出口挡板的压力可按静水压力计算：管道出口挡板中心的静水压强P=pgH=1000*9.8*180=1764000 帕管道出口挡板的静水总压力为F： F=P*（3.14d^2 /4）=1764000*（3.14*0.205^2 /4）=58193.7 牛顿 3、管径与流量的计算公式请问2寸管径的水管,在0.2MPA压力的情况下每小时的流量是多少?这个公式是如何计算出来的? 流体在水平圆管中作层流运动时，其体积流量Q与管子两端的压强差Δp，管的半径r，长度L，以及流体的粘滞系数η有以下关系： Q=π×r^4×Δp/(8ηL) 4、面积，流量，速度，压力之间的关系和换算方法、对于理想流体，管道中速度与压强关系：P + ρV2/2 = 常数，V2表示速度的平方。流量=速度×面积,用符号表示 Q =VS 5、管径、压力与流量的计算方法流体在一定时间内通过某一横断面的容积或重量称为流量。用容积表示流量单位是L/s或（`m^3`/h）；用重量表示流量单位是kg/s或t/h。流体在管道内流动时，在一定时间内所流过的距离为流速，流速一般指流体的平均流速，单位

用灰色理论分析的水箱水流量问题

水箱水流量问题一、问题重述许多供水单位由于没有测量流入或流出水箱流量的设备，而只能测量水箱中的水位，估计在任意时刻t流出水箱的流量f(t)。给出原始数据表以及单位换算之后（长度m，时间h）的表。其中泵水用-1 二、模型假设（1）影响水箱流量的唯一因素是该区公众对水的普通需要；（2）水泵的灌水速度为常数；（3）从水箱中流出水的最大流速小于水泵的灌水速度；（4）每天的用水量分布都是相似的；（5）水箱的流速可用光滑曲线来近似；（6）当水箱的水容量达到3 ?停止泵水。 51410g 677.610g ?开始泵水；达到3 三、符号说明 t：时间 V：水箱中水的体积 f（t）任意时刻t水箱的流量四、模型建立与求解（一）插值拟合解法： 1.首先将表格中的数据转化为标准单位制，其中时间用小时，体积用立方米。 1E=0.3024m 1L=7.481G

2.（1）水塔中水的体积计算： 24 V D h π = 式中：D 为水塔的直径；h 为水塔中的水位高度。（2）水塔中水流速度的估计。水流速度应该是水塔中水的体积对时间的导数，但由于没有每一时刻水体积的具体数学表达式，这里我们用插商近似导数。由于在两个时间段，水泵向水塔供水，无法确定水位的高度，因此计算水流速度要分3段进行计算。第一段从0省道32284s ，第二段从39435s 到75021s ，第三段从85968s 到93270s 3.为了得到流速的连续曲线可以使用三次样条插值处理，然后做出时间-流速的散点图。图1：时间流速散点图 4.曲线拟合用MATLAB 进行三次样条插值拟合的曲线如下

水池满水试验规定(闭水试验)

构筑物满水试验得规定一、水池满水试验前得必备条件水池满水试验就是水工构筑物得主要功能性试验,满水试验前必须具备以下条件: (1)池体得混凝土或砖、石砌体得砂浆已达到设计强度要求; (2)池内清理洁净,池内外缺陷修补完毕; (3)现浇钢筋混凝土池体得防水层、防腐层施工之前; (4)装配式预应力混凝土池体施加预应力且锚固端封锚以后,保护层喷涂之前; (5)砖砌池体防水层施工以后,石砌池体勾缝以后; (6)设计预留孔洞、预埋管口及进出水口等已做临时封堵,且经验算能安全承受试验压力: (7)池体抗浮稳定性满足设计要求; (8)试验用得充水、充气与排水系统已准备就绪,经检查充水、充气及排水闸门不得渗漏: (9)各项保证试验安全得措施已满足要求; (10)满足设计得其她特殊要求。二、水池满水试验得准备 (1)选定好洁净、充足得水源;注水与放水系统设施及安全措施准备完毕。 (2)有盖池体顶部得通气孔、人孔盖已安装完毕,必要得防护设施与照明等标志已配备齐全。 (3)安装水位观测标尺;标定水位测针。 (4)准备现场测定蒸发量得设备。一般采用严密不渗,直径500mm,高300mm 得敞口钢板水箱,并设水位测针,注水深200mm。将水箱固定在水池中。 (5)对池体有观测沉降要求时,应选定观测点,至测量记录池体各观测点初始高程。三、水池满水试验要求 (一)池内注水 1.向池内注水宜分3次进行,每次注水为设计水深得l／3。对大、中型池体,

可先注水至池壁底部施工缝以上,检查底板抗渗质量,当无明显渗漏时,再继续注水至第一次注水深度。 2.注水时水位上升速度不宜超过2m／d。相邻两次注水得间隔时间不应小于24h。 3.每次注水宜测读24h得水位下降值,计算渗水量,在注水过程中与注水以后,应对池体作外观检查。当发现渗水量过大时,应停止注水。待作出妥善处理后方可继续注水。 4.当设计单位有特殊要求时,应按设计要求执行。 (二)水位观测 1.利用水位标尺测针观测、记录注水时得水位值; 2.注水至设计水深进行水量测定时,应采用水位测针测定水位。水位测针得读数精确度应达l／10mm; 3。注水至设计水深24h后,开始测读水位测针得初读数; 4.测读水位得初读数与末读数之间得间隔时间应不少于24h; 5.测定时间必须连续。测定得渗水量符合标准时,须连续测定两次以上;测定得渗水量超过允许标准,而以后得渗水量逐渐减少时,可继续延长观测。延长观测得时间应在渗水量符合标准时止。 (三)蒸发量测定 1.池体有盖时可不测,蒸发量忽略不计。 2.池体无盖时,须作蒸发量测定。 ①现场测定蒸发量得设备,可采用直径约为50㎝,高约30㎝得敞口钢板水箱,并设有测定水位得测针。水箱应检验,不得渗漏。 ②水箱应固定在水池中,水箱中充水深度可在20㎝左右。 3.每次测定水池中水位时,同时测定水箱中蒸发量水位。四、水池得渗水量按下式计算: Ａ1 ｑ= —〔(E1－E2)－(ｅ1－ｅ2)〕Ａ2 式中: ｑ渗水量(L/㎡、ｄ); A1 水池得水面面积(㎡); A2 水池得浸湿总面积(㎡);

水箱水流量问题-第二十章建立数学建模案例分析

水箱水流量问题-第二十章建立数学建模案例分析 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

综合实验 [学习目的] 1．学习对数学知识的综合运用； 2．学习数学建模——数学应用的全过程； 3．培养实际应用所需要的双向翻译能力。工科数学而言，学习数学的最终目的应落实在数学的实际应用上，尽管数学也应将训练学生的抽象思维能力为目的，但这也许作为课堂教学的重要内容更为实际可行些，数学实验应注重学生对数学的应用能力——数学建模能力的培养、注意科学研究方法上的培养。 §15.1水箱水流量问题 [学习目标] 1.能表述水箱水流量问题的分析过程； 2.能表述模型的建立方法； 3.会利用曲线拟合计算水箱的水流量； 4.会利用Mathematica进行数据拟合、作图和进行误差估计。 1．影响水箱水流量的唯一因素是该区公众对水的普通需求； 2．水泵的灌水速度为常数； 3．从水箱中流出水的最大流速小于水泵的灌水速度； 4．每天的用水量分布都是相似的；

5．水箱的流水速度可用光滑曲线来近似； 6．当水箱的水容量达到514.8×103g时，开始泵水；达到667.6×103g时，便停止泵水。二、问题分析与建立模型注：第一段泵水的始停时间及水量为 t始=8.968（h），v始=514.8χ103（G） t末=10.926（h），v末=677.6χ103（G）第二段泵水的始停时间及水量为 t始=20.839（h），v始=514.8χ103（G） t末=22.958（h），v末=677.6χ103（G） 2.由于要求的是水箱流量与时间的关系，因此须由上表的数据计算出相邻时间区间的中点及在时间区间内水箱中流出的水的平均速度：

水流量计算公式

水管网流量简单算法如下：自来水供水压力为市政压力大概平均为0.28mpa。如果计算流量大概可以按照以下公式进行推算，仅作为推算公式，管径面积×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）=流量如果需要准确数据应按照下文进行计算。水力学教学辅导第五章有压管道恒定流【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。【容提要和学习指导】前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。有压管流水力计算的主要任务是：确定管路过的流量Q；设计管道通过的流量Q所需的作用水头H和管径d；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念（1）简单管道和复杂管道根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分

为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。（2）短管和长管在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管：短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道；长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管道为，一般认为（）＜（5~10）h f %可以按长管计算。需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算（1）短管自由出流计算公式（5—1）式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。（5—2）（2）短管淹没出流计算公式（5—3）式中：z 为上下游水位差，μc 为短管淹没出流的流量系数（5—4）请特别注意：短管自由出流和淹没出流的计算关键在于正确计算流量系数。我们比较短管自由出流和淹没出流的流量系数（5—2）和（5—4）式，可以看到（5—2）式比（5—4）式在分母中多一项“1”，但是计算淹没出流的流量系数μc 时，局部水头损失系数中比自由出流多一项管道出口突然扩大的局部水头损失系数“1”，在计算中不要遗忘。（3）简单管道短管水力计算的类型简单管道短管水力计算主要有下列几种类型： 1）求输水能力Q:可以直接用公式（5—1）和（5—3）计算。 2）已知管道尺寸和管线布置，求保证输水流量Q 的作用水头H 。这类问题实际是求通过流量Q 时管道的水头损失，可以用公式直接计算，但需要计算管流速，以判别管是否属于紊流阻力平方区，否则需要进行修正。 3）已知管线布置、输水流量Q 和作用水头H ，求输水管的直径 d 。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=ζλμ∑++= d l 11 z g A c Q 2μ=ζλμ∑+=d l c 1

上水箱液位与进水流量串级控制系统

摘要随着现代工业生产过程向着大型、连续方向发展,对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。在这种情况下,传统的单回路液位控制已经难以满足一些复杂的控制要求，水箱液位控制系统由于控制过程特性呈现大滞后、外界环境的扰动较大，要保持水箱液位最后都保持设定值，用简单的单闭环反馈控制不能实现很好的控制效果，所以采用串级闭环反馈系统。本设计采用水箱液位和注水流量串级控制，设计系统主要由水箱、管道、三相磁力泵、水压传感器、涡轮流量计、变频器、可编程控制器及其输入输出通道电路等构成。系统中由液位PID控制器的设定值端口设置液位给定值，水压力传感器检测液位。涡轮流量计测流量，变频器调节水泵的转速，采用PID算法得出变频器输出值，实现流量的控制。流量控制是内环，液位控制是外环。系统电源由接触器和按钮控制，系统电源接通后PLC进行必要的自检和初始化，控制器接收到系统启动按钮动作信号后，通过接触器接通电机电源，启动动力系统工作，开始两个闭环系统的调节控制。关键词：PLC控制；变频器；PID控制；Wincc组件；上位机

目录 1 过程控制系统简介 (1) 1.1 过程控制介绍 (1) 1.2 串级控制系统的组成 (1) 1.2.1 硬件介绍 (1) 1.3 电源控制台 (3) 1.4 总线控制柜 (3) 1.5 软件介绍 (4) 1.6 系统总貌图 (4) 2 串级控制系统简介 (5) 2.1 液位串级控制系统介绍 (5) 2.2 串级控制系统的概述 (5) 2.3 串级控制系统的工作过程 (5) 2.4 系统特点及分析 (6) 2.5 串级控制系统的整定方法 (6) 2.6 主、副回路中包含的扰动数量、时间常数的匹配 (7) 2.7 PID控制工作原理 (7) 3 上水箱液位与进水流量串级控制系统 (9) 3.1 实验设备 (9) 3.2 液位-流量串级控制系统的结构框图 (9) 3.3 系统工作原理 (9) 3.4 控制系统流程图 (10) 3.5 实验过程 (11) 3.6 实验结果分析 (13)

管道流量计算公式

已知1小时流量为10吨水,压力为0.4 水流速为1.5 试计算钢管规格题目分析：流量为1小时10吨，这是质量流量，应先计算出体积流量，再由体积流量计算出管径，再根据管径的大小选用合适的管材，并确定管子规格。（1）计算参数，流量为1小时10吨；压力0.4MPa（楼主没有给出单位，按常规应是MPa），水的流速为1.5米/秒（楼主没有给出单位，我认为只有单位是米/秒，这道题才有意义）（2）计算体积流量：质量流量m=10吨/小时，水按常温状态考虑则水的密度ρ=1吨/立方米=1000千克/立方米；则水的体积流量为Q=10吨/小时=10立方米/小时=2777.778立方米/秒（3）计算管径：由流量Q=Av=（π/4）*d*dv；v=1.5m/s；得： d=4.856cm=48.56mm (4)选用钢管，以上计算，求出的管径是管子内径，现在应根据其内径，确定钢管规格。由于题目要求钢管，则： 1）选用低压流体输送用镀锌焊接钢管，查GB/T3091-2008,选择公称直径为DN50的钢管比较合适，DN50镀锌钢管，管外径为D=60.3mm，壁厚为 S=3.8mm，管子内径为d=60.3-3.8*2=52.7mm＞48.56mm，满足需求。 2）也可选用流体输送用无缝钢管D57*3.0，该管内径为51mm 就这个题目而言，因要求的压力为0.4MPa，选用DN50的镀锌钢管就足够了，我把选择无缝钢管的方法也介绍了，只是提供个思路而已。具体问题具体分析。 1、若已知有压管流的断面平均流速V和过流断面面积A，则流量Q=VA 2、若已知有压流水力坡度J、断面面积A、水力半径R、谢才系数C，则流量Q=CA(RJ)^(1/2),式中J=(H1-H2)/L,H1、H2分别为管道首端、末端的水头，L 为管道的长度。 3、若已知有压管道的比阻s、长度L、作用水头H，则流量为 Q=[H/(sL)]^(1/2) 4、既有沿程水头损失又有局部水头损失的有压管道流量： Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d) 式中：A——管道的断面面积；H——管道的作用水头；ζ——管道的局部阻力系数；λ——管道的沿程阻力系数；L——管道长度；d——管道内径。 5、对于建筑给水管道，流量q不但与管内径d有关，还与单位长度管道的水头损失（水力坡度）i有关.具体关系式可以推导如下：管道的水力坡度可用舍维列夫公式计算i=0.00107V^2/d^1.3 管道的流量q=(πd^2/4)V 上二式消去流速V得： q = 24d^2.65√i ( i 单位为m/m )，或q = 7.59d^2.65√i ( i 单位为kPa/m )

第十一讲估计水箱水流量模型

第十一讲估计水箱水流量模型一、问题的提出随着社会和经济的不断发展，环境和资源问题日益突出，水便是其中的主要问题之一。1997年联合国水资源会议曾郑重向全世界发出警告：“水，不久将成为继石油危机之后的下一个社会危机”。我国是一个缺水的国家，人均水资源拥有量仅为2150m3/a（按13亿人计），不到世界人均水平的四分之一，排在世界第109位。特别是“三北”（东北、华北和西北）地区和经济发达的沿海地区，水的供需矛盾已十分突出。有关资料表明，我国每年因缺水而

影响工业产值已达2300多亿元。预计到本世纪末，全国年总需水量将达到700亿m3，而缺水量也将达到70亿m3，水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。某些地区的用水管理机构为了达到节约用水的目的，需估计公众的用水速度（单位是G/h）和每天总用水量的数据。现在许多地方没有测量流入或流出水箱流量的设备,而只能测量水箱中的水位（误差不超过5%）。当水箱水位低于某最低水位L时，水泵抽水，灌入水箱内直至水位达到最高水位H为止，但是也无法测量水泵的流量，因此在水泵启动时不易建立水箱中水位和水泵工作时用水量之间关系。水泵一天灌水1～2次，每次约2h。试估计在任意

法测量水泵的流量，因此在水泵启动时不易建立水箱中水位和水泵工作时用水量之间关系。水泵一天灌水1～2次，每次约2h。试估计在任意时刻(包括水泵灌水期间)流出水箱的流量，并估计一天的总用水量。表1给出了某镇中某一天的真实用水数据，表中测量时间以秒为单位，水位以E为单位。例如3316s以后，水箱中的水深降至31.10E时，水泵自动启动把水输入水箱；而当水位回升至35.5E时，水泵停止工作。本问题中使用的长度单位为E(=30.24cm）;容积单位为G(=3.785L(升))。水箱为圆柱体，其直径为57E.

过水流量的计算方法

渠道流量计算方法和步骤在水利建筑工程设计和施工中常遇到流量计算问题，农田水利小型排灌渠道、排灌涵闸流量计算，是根据水流的过水断面形状和水流流态不同进行的流量计算方法也不一样，渠道过水断面是根据各地的土质情况确定，土质坚硬的一般以梯型、矩型为主，也有采用建筑物工程的圆型过水断面，水闸流量计算是根据进水闸的水流流态形式情况进行流量计算的，本次主要是以梯型断面为例介绍流量计算方法和计算步骤。小型农田排灌渠道是由渠底宽度，渠道边坡和渠道安全超高，渠道堤顶宽度组成，渠道流量计算在平原湖区是大都采用《明渠均匀流计算公式》计算，明渠均匀流是水流在渠道中流动，各断面的水深、断面平均流速和流速分布都沿流向不变，这种水流状况称为明渠均匀流。明渠均匀流的流量计算公式为 i R C W Q ???= 计算公式中各符号表示为；糙率渠道纵坡水力半径谢才系数过水断面流量===========n i x w R R R n C C W W s m Q g 1/23

求公式中的各项数据，首先要计算出渠道断面的水力要素如下表；渠道断面的水力要素表例；某地计划开挖一条排灌渠道，渠道断面形状为梯形断面，设计该渠道底宽b=4m, 边坡m=1:2,渠道内正常过水深h=2.5m, 渠底纵坡i=1/1000, 渠道边坡糙率i=0.025. 计算该排灌渠道可通过最大流量为： s m Q /3= 计算步骤； 1. 过水断面计算 250.225.2)5.224()2(m h h m b W =??+=??+= 2. 湿周计算 12.20215.22421222=+??+=++=m b x 3. 水力半径计算

水箱流量控制系统

水箱流量控制系统摘要：“控制”是一种很常见的概念，人们生后中也随处可见，事实上，自然界的万事万物都相互支配，相互制约。随着生产和科学的发展，自动化技术出现了很大的飞跃，为了提高生产率，提高人们居住和工作环境的舒适度，自动化技术在各个领域得到了广泛的应用。所谓的自动控制系统就是在无人直接参与的情况下，通过外加的设备或装置，使机器、设备或过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的要求运行。关键字：水箱流量、matlab 仿真、传递函数、自动控制一、设计目的通过对水箱流量控制系统分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并掌握超前串联校正设计的方法。通过设计，加深自己对自动控制基本原理的理解，掌握自动控制理论基本原理及一般电学系统的自动控制方法，培养分析问题、解决问题的能力。此外，使用Matlab 软件进行系统仿真，从而进一步掌握Matlab 的使用方法。二、设计题目及要求已知单位反馈水箱流量控制系统，系统的开环传递函数为 ) 1001.0)(11.0()(0++= s s s K s G 要求：试用Bode 图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足：（1）系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差 0.001ss e ≤ （2）系统校正后，系统的相角裕量 4050γ≤≤ 三、设计的主要流程（1）手画出满足初始条件的最小K 值的系统的Bode 图，并计算出系统的剪切频率1 c ω和相角裕量0γ；（2）在系统前向通道中插入一个相位超前校正网络，确定校正网络的传递函数)(s G ；（3）用Matlab 画出校正后的系统Bode 图，并标出开环剪切频率2c ω及对应的相角裕量γ；（4）在Matlab 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；四、设计理论指导为了使系统满足一定的稳态和动态要求，对开环对数幅频区现有以下要求：开环频率特性的低频段的要有一定的高度和斜率；开环频率特性的中频段的斜率一般要求在20/dB dec -，并且具有一定的宽度；开环频率特性的高频段采用迅速衰减的特性，以抑制不必要的高频干扰；因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，

市政工程水池满水试验记录

水池满水试验记录试验表36

附录一水池满水试验时间：2007-10-19 来源：作者：（一）充水 1.向水池内充水宜分三次进行：第一次充水为设计水深的1/3；第二次充水力设计水深的2/3；第三次充水至设计水深。对大、中型水池，可先充水至池壁底部的施工缝以上，检查底板的抗渗质量，当无明原渗漏时，再继续充水至第一次充水深度。 2.充水时的水位上升速度不宜超过2m/d。相邻两次充水的间隔时间，不应小于24h。 3.每次充水宜测读24h的水位下降值，计算渗水量，在充水过程中和充水以后，应对水池作外观检查。当发现渗水量过大时，应停止充水。待作出处理后方可继续充水。 4.当设计单位有特殊要求时，应按设计要求执行。（二）水位观测 1.充水时的水位可用水位标尺测定。 2.充水至设计水深进行渗水量测定时，应采用水位测计测定水位。水位测针的读数精度应达1/10mm。 3.充水至设计水深后至开始进行修水量测定的间隔时间，应不少于24h。 4.测读水位的初读数与末读数之间的间隔时间，应为24h。 5.连续测定的时间可依实际情况而定，如第一天测定的渗水量符合标准，应再测定一天；如第一天测定的渗水量超过允许标准，而以后的渗水量逐渐减少，可继续延长观测。（三）蒸发量测定

1.现场测定蒸发量的设备，可采用直径约为50cm，高约30cm的敞口钢板水箱，并没有测定水位的测针。水箱应检验、不得渗漏。 2.水箱应固定在水池中，水箱中充水深度可在20cm左右。 3.测定水池中水位的同时，测定水箱中的水位。（四）水池的渗水量按下式计算：（附1.1）式中q——渗水量（L/m2·d）； A1——水池的水面面积（m2）； A2——水池的浸湿总面积（m2）； E1——水池中水位测针的初读数，即初读数（mm）； E2——测读E1后24h水池中水位测针末的读数，即未读数（mm）； e1——测读E1时水箱中水位测针的读数（mm）； e2——测读E2时水箱中水位测针的读数（mm）。注：①当连续观测时，前次的E2、e2，即为下次的E1及e1。 ②雨天时，不做满水试验，渗水量的测定。 ③按上式计算结果，渗水量如超过规定标准，应经检查，处理后重新进行测定。

水流量的测量

水流量的测量 1）水流量测量的特点水在人们生活和生产等各项活动中扮演者重要角色，每个人都离不开水，于是水的计量就成为数量巨大、使用范围最广的测量任务之一。水流量的测量难度并不高。不同原理的流量计大多数都可用来测量水的流量，但也不是随便装一台就肯定能用得好的。这是因为同样是水流量测量命题，由于水的洁净程度不同，流体工况条件各异，流量测量范围悬殊，可靠性要求差异，测量精确度要求有高有底以及费用承受能力不一样，仪表的选型也不一样。严格地说，在可供选择地种类众多的仪表中选定一种既好又省的仪表不是一件容易的事。这不仅要求工程师们对各种流量计的特性有充分的认识，对其价格有充分的调查研究，更重要的是对测量对象的具体要求，工况参数和使用环境有足够的了解。居民用水表可以使用几年甚至十几年不出故障，但是工业生产中使用的相同原理的水表，故障多，寿命也不长。这是因为居民家庭用水是间歇的，水质也较好，而工业生产中的用水一般是连续的，而且水质也可能要差一些。在仪表选型时不能忽视这些差异，不能片面认为普通水表既然在家庭使用可以长命百岁，换到工厂使用也应可长命百岁。另外，水中的杂物易将仪表卡滞、堵塞，水中的泥沙易在仪表测量管内壁沉积，易将排污阀堵死也是系统设计时应予注意的。（2）仪表选型 ① 用于贸易结算的测量对象。用于贸易结算的测量对象包括自来水流量、原水流量和企业内部自制水流量，计量精确度应达到±2.5％R。若流体为自来水，由于比较洁净，适用的仪表种类很多，但最便宜的应数旋翼式水表；DN>200后，选用电磁流量计是适宜的，其计量精确度可达±（0.3～1）％R。可根据费用的额度选择合适的型号，一般来说，精确度越高价格越贵。旋翼式水表有的型号带远传发讯器，所发出的脉冲信号经转换器或二次表也可显示瞬时流量，或与DCS、数据采集系统相连，但这样的配置在使用现场并不多见。这一方面是因旋翼式水表靠旋翼和齿轮系不停地旋转来计量，在连续运行的场合寿命并不长，另一方面是因其耐压等级和温度等级都有一定的局限性。对于水质不够洁净的测量对象，选用旋翼式水表、容积式仪表和涡轮之类靠旋转部件不停地转动来计量的仪表都是不适宜的，因为转动部分易堵易卡。此类流体有时还难免夹带一些长纤维之类的物体，如麻丝、聚四氟乙烯生带等，长纤维易挂在涡街流量计的旋涡发生体上,导致仪表失准。这时选用涡街流量计应谨慎。 ② 用于过程监视与控制的测量对象。过程监视与控制用的水流量仪表，对测量精确度要求一般不像贸易结算用的那样高，主要考虑的是可靠性、价格和输出信号的种类等。在工矿企业的老装置上，使用最多的仍然是节流式差压流量计。新建装置中，人们更喜欢使用涡街流量计，这是因为节流式差压流量计安装复杂，维护工作量大，压力损失大，露天安装的仪表还需考虑防冻等，而涡街流量计安装和维护都非常简单，因而节流式差压流量计在水流量测量中大有被挤出市场之势。但是涡街流量计只能解决部分水流量测量问题，因为口径较大的涡街流量计

水流量与压强差的准确计算公式

水流量与压强差的准确计算公式 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

水流量与压强差的准确计算公式最佳答案对于有压管流，水流量与压强差的准确计算公式和计算步骤如下： 1、计算管道的比阻S，如果是旧铸铁管或旧钢管，可用舍维列夫公式计算管道比阻s=d^ 或用s=d^计算（n为管内壁糙率，d为管内径，m）,或查有关表格； 2、确定管道两端的作用水头差ΔH=ΔP/(ρg)，)，H 以m为单位；ΔP为管道两端的压强差(不是某一断面的压强），ΔP以Pa为单位，ρ——水的密度， ρ=1000kg/m^3；g=kg 3、计算流量Q： Q = (ΔH/sL)^(1/2) 4、流速V=4Q/^2) 式中： Q——流量，以m^3/s为单位； H——管道起端与末端的水头差，以m 为单位；L——管道起端至末端的长度，以 m为单位。^表示乘方运算，d^2 表示管径的平方；d^表示管径的方。是圆周率取至小数点后第4位。或者先求管道断面平均流速，再求流量：管道流速:V=C√(RJ)= C√(RΔP/L) 确定流量: Q=^2/4)V 式中：V——管道断面平均流速；C——谢才系数,C=R^(1/6)/n,n管道糙率；R——水力半径；对于圆管R=d/4，d为管内径；J——水力坡降，即单位长度的水头损失，当管道水平布置时，也就是单位长度的压力损失,J=ΔP/L；ΔP——长为L 的管道上的压力损失；L——管道长度。总公式：Q=√(ΔP/9800)x (d^)x3600 m^3/h 多晶炉：d=40,压差=4x10^5,L=200m 流量^3/h 单晶炉: d=94,压差=^5,L=200m 流量^3/h 如果流量为15 m^3/h 侧要求L=100,d= mm 侧要求L=200,d=60.7 mm 如果流量为 m^3/h 侧要求L=200,d=68 mm 2

水箱水流量问题-第二十章建立数学建模案例分析

5．水箱的流水速度可用光滑曲线来近似； 6．当水箱的水容量达到×103g时，开始泵水；达到×103g时，便停止泵水。二、问题分析与建立模型 1.引入如下记号：

1．算法：第1步输入数据{x i，y i}；第2步进行拟合；第3步作出散点图；第4步作出拟合函数图；第5步进行误差估算。 2．实现在算法步2中使用Fit[ ]函数，步3、步4使用Plot[ ]，步5选用Integrate[ ]函数。3．误差估计：

来进行检验。第一段：对应于t始=（h），t末=（h）水量分别为v始=514800（G），v末=677600（G）（1）任意时刻从水箱中流出的水速都可通过该模型计算出来；（2）可推测几天的流速；（3）可以将该建模过程推广到用电及用气的估算上。 2．缺点：

（1）如能知道水泵的抽水速度，就能更准确地估算水泵灌水期间水的流速；（2）通过考虑体积测量的差异建模，该作法包含着某种不准确性。源程序： L={{，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}} fx=Fit[L，{1，x^3，x^5，Sin[]，Cos[]}，x] graph1=ListPlot[L，DisplayFunction→Identity] graph2=ListPlot[fx，{x，，}，DisplayFunction→Identity]； Show[graph1，graph2，DisplayFunction→$DisplayFunction， PlotRange→All] 图15-2 水箱水流量拟合图 v1=677600-514800； t2=； m1=v1/t1； v2=677600-514800； t1=； m2=v2/t2； p1=m1+Integrate[fx，{x，，}]/t1 p2=m2+Integrate[fx，{x，，}]/t2 %=（p1-p2）p2 运行结果为：

水池满水试验规定

构筑物满水试验的规定一、水池满水试验前的必备条件水池满水试验是水工构筑物的主要功能性试验，满水试验前必须具备以下条件： (1)池体的混凝土或砖、石砌体的砂浆已达到设计强度要求； (2)池内清理洁净，池内外缺陷修补完毕； (3)现浇钢筋混凝土池体的防水层、防腐层施工之前； (4)装配式预应力混凝土池体施加预应力且锚固端封锚以后，保护层喷涂之前； (5)砖砌池体防水层施工以后，石砌池体勾缝以后； (6)设计预留孔洞、预埋管口及进出水口等已做临时封堵，且经验算能安全承受试验压力： (7)池体抗浮稳定性满足设计要求； (8)试验用的充水、充气和排水系统已准备就绪，经检查充水、充气及排水闸门不得渗漏： (9)各项保证试验安全的措施已满足要求； (10)满足设计的其他特殊要求。二、水池满水试验的准备 (1)选定好洁净、充足的水源；注水和放水系统设施及安全措施准备完毕。 (2)有盖池体顶部的通气孔、人孔盖已安装完毕，必要的防护设施和照明等标志已配备齐全。 (3)安装水位观测标尺；标定水位测针。 (4)准备现场测定蒸发量的设备。一般采用严密不渗，直径500mm，高300mm 的敞口钢板水箱，并设水位测针，注水深200mm。将水箱固定在水池中。 (5)对池体有观测沉降要求时，应选定观测点，至测量记录池体各观测点初始高程。

三、水池满水试验要求 (一)池内注水 1．向池内注水宜分3次进行，每次注水为设计水深的l／3。对大、中型池体，可先注水至池壁底部施工缝以上，检查底板抗渗质量，当无明显渗漏时，再继续注水至第一次注水深度。 2．注水时水位上升速度不宜超过2m／d。相邻两次注水的间隔时间不应小于24h。 3．每次注水宜测读24h的水位下降值，计算渗水量，在注水过程中和注水以后，应对池体作外观检查。当发现渗水量过大时，应停止注水。待作出妥善处理后方可继续注水。 4．当设计单位有特殊要求时，应按设计要求执行。 (二)水位观测 1．利用水位标尺测针观测、记录注水时的水位值； 2．注水至设计水深进行水量测定时，应采用水位测针测定水位。水位测针的读数精确度应达l／10mm； 3。注水至设计水深24h后，开始测读水位测针的初读数； 4．测读水位的初读数与末读数之间的间隔时间应不少于24h； 5．测定时间必须连续。测定的渗水量符合标准时，须连续测定两次以上；测定的渗水量超过允许标准，而以后的渗水量逐渐减少时，可继续延长观测。延长观测的时间应在渗水量符合标准时止。 (三)蒸发量测定 1．池体有盖时可不测，蒸发量忽略不计。 2．池体无盖时，须作蒸发量测定。 ①现场测定蒸发量的设备，可采用直径约为50㎝，高约30㎝的敞口钢板水箱，并设有测定水位的测针。水箱应检验，不得渗漏。 ②水箱应固定在水池中，水箱中充水深度可在20㎝左右。 3．每次测定水池中水位时，同时测定水箱中蒸发量水位。四、水池的渗水量按下式计算：

第十一讲 估计水箱水流量模型

管道水流量计算公式

水位水箱实验

水池满水试验复习过程

水的流量与管径的压力的计算公式

用灰色理论分析的水箱水流量问题

水池满水试验规定(闭水试验)

水箱水流量问题-第二十章建立数学建模案例分析

水流量计算公式

上水箱液位与进水流量串级控制系统

管道流量计算公式

第十一讲 估计水箱水流量模型

过水流量的计算方法

水箱流量控制系统

市政工程 水池满水试验记录

水流量的测量

水流量与压强差的准确计算公式

最新水力学常用计算公式文件.doc

水箱水流量问题-第二十章建立数学建模案例分析

水池满水试验规定

第十一讲估计水箱水流量模型

第十一讲估计水箱水流量模型

市政工程水池满水试验记录