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申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

摘要：本发明涉及一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，包括试验观察系统、真空储气系统、高压储气系统和压力调节系统；压力调节系统包括相互连通的四个压力调节管道；第一压力调节管道通过电动阀与真空储气系统相连，第二压力调节管道通过电动阀与外界空气相连，第三压力调节管道通过电动阀和调压阀与高压储气系统相连，第四压力调节管道通过调压盒与试验观察系统相连，各电动阀由计算机控制系统控制；真空储气系统和高压储气系统在压力调节系统作用下，对试验观察系统内部压力进行调节，并对设置在试验观察系统内的生物进行生理特性研究。本发明可广泛应用于水力机械内部压力对鱼类损伤的相关试验及其他压力损伤机理分析中。

主权项：1.一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真实验的装置，其特征在于：其包括试验观察系统、真空储气系统、高压储气系统以及连接上述各系统的压力调节系统；所述压力调节系统包括相互连通的四个压力调节管道；第一压力调节管道通过真空调节电动阀与所述真空储气系统相连，第二压力调节管道通过排气电动阀与外界空气相连，第三压力调节管道通过压力调节电动阀和调压阀与所述高压储气系统相连，第四压力调节管道通过调压盒与所述试验观察系统相连，且所述真空调节电动阀、排气电动阀和压力调节电动阀由计算机控制系统控制；所述真空储气系统和高压储气系统在所述压力调节系统的作用下，对所述试验观察系统内部的压力进行调节，进而对设置在所述试验观察系统内部的生物进行生理特性研究；所述试验观察系统包括设置在底座上的试验观察罐、密封盖以及真空压力表；所述试验观察罐顶部设置有开口向上的罐口，所述罐口顶部通过螺栓固定连接所述密封盖；所述试验观察罐的罐体一侧通过管道与所述调压盒相连通，使得所述调压盒底部略低于所述试验观察罐的罐口高度，且所述试验观察罐内水液面与调压盒内底部液面保持平齐；所述试验观察罐另一侧设置用于对罐内的压力进行测量的所述真空压力表；所述真空储气系统包括真空储气罐、真空泵、真空储气罐真空度控制球阀和真空表；所述真空储气罐分别通过抽真空管道和降压管道与所述真空泵和压力调节系统的第一压力调节管道相连，所述抽真空管道上设置所述真空储气罐真空度控制球阀；所述真空储气罐侧部设置用于实时检测罐内压力的所述真空表。

全文数据：一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置技术领域[0001]本发明涉及一种实验装置，特别是关于一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置。背景技术[0002]水电站及栗站的建设过程往往会导致原先河流栖息地的形态、水文、水化学和水生物学特征的改变，鱼类通过水轮机及水泵通过大坝下行或者通过栗站上行则不可避免受到来自水力机械形成的各种损伤，这其中水力机械内部压力的快速变化对鱼形成的伤害较明显。为了保护生态环境，保护生物多样性，在建设相应工程前都需要对工程进行生态评估。目前常用的评估水电站及泵站对鱼类造成损伤情况的方法主要有数值模拟、模型实验和在大坝释放传感器鱼再收集并分析数据等。然而，采用数值模拟和传感器鱼的方法虽然可以获得水力机械内部压力的变化，但是无法很好了解鱼的生理性状;模型实验造价高且只能对有限尺度有限水头的水机进行模拟。发明内容[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供一种对水电站及栗站进行生物保护特性仿真试验的装置，在实验室内即可进行水力机械生物保护特性评估试验，能够更有效对水电站及栗站过鱼友好性进行评估，建立良好的生态保护条件。[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种对水电站及栗站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:其包括试验观察系统、真空储气系统、高压储气系统以及连接上述各系统的压力调节系统;所述压力调节系统包括相互连通的四个压力调节管道;第一压力调节管道通过真空调节电动阀与所述真空储气系统相连，第二压力调节管道通过排气电动阀与外界空气相连，第三压力调节管道通过压力调节电动阀和调压阀与所述高压储气系统相连，第四压力调节管道通过调压盒与所述试验观察系统相连，且所述真空调节电动阀、排气电动阀和压力调节电动阀由计算机控制系统控制;所述真空储气系统和高压储气系统在所述压力调节系统的作用下，对所述试验观察系统内部的压力进行调节，进而对设置在所述试验观察系统内部的生物进行生理特性研宄。[0005]所述试验观察系统包括设置在底座上的试验观察罐、密封盖以及真空压力表;所述试验观察罐顶部设置有开口向上的罐口，所述罐口顶部通过螺栓固定连接所述密封盖；所述试验观察罐的罐体一侧通过管道与所述调压盒相连通，且使得所述调压盒底部略低于所述试验观察罐的罐口高度;所述试验观察罐另一侧设置用于对罐内的压力进行测量的所述真空压力表。[0006]所述试验观察罐侧壁上设置有侧面观察窗，所述密封盖上设置有顶部补光孔。[0007]所述试验观察罐的罐口内焊接有用于固定装有待试验生物的网兜的挂钩。[0008]所述实验观察系统还包括一用于排出罐内液体的试验观察罐排水阀，所述试验观察罐排水阀设置在于所述试验观察罐底部连通的排水管道上。[0009]所述真空储气系统包括真空储气罐、真空泵、真空储气罐真空度控制球阀和真空表;所述真空储气罐分别通过抽真空管道和降压管道与所述真空泵和压力调节系统的第一压力调节管道相连，所述抽真空管道上设置所述真空储气罐真空度控制球阀；所述真空储气罐侧部设置用于实时检测罐内真空度的所述真空表。[0010]所述真空储气系统还包括复压球阀、真空储气罐排水阀和真空操作安全球阀，所述复压球阀设置在所述真空储气罐上部，用于试验结束后恢复罐内压力为大气压力;所述真空储气罐排水阀设置在于所述真空储气罐底部连通的排水管道上，用于排出罐内积液；所述真空操作安全球阀设置在所述降压管道上，用于减少电动阀误操作带来的安全隐患。[0011]所述高压储气系统包括压力储气罐、空压机、压力储气罐压力控制球阀和压力表；所述压力储气罐分别通过补气管道和升压管道与所述空压机和压力调节系统中的第三压力调节管道相连，且所述补气管道上设置所述加压球阀；所述压力储气罐侧部设置用于实时检测罐内压力的所述压力表。[0012]所述高压储气系统还包括排气阀、压力储气罐排水阀和高压操作安全球阀，所述排气阀设置在所述压力储气罐上部，用于试验结束后排出罐内气体;所述压力储气罐排水阀设置在与所述压力储气罐底部连通的排水管道上，用于排出罐内积液;所述高压操作安全球阀设置在所述升压管道上，用于减少电动阀误操作带来的安全隐患。[0013]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明可以模拟鱼通过水轮机或水泵过坝所经历的压力变化，能够实现鱼类受水力机械内高、低压力造成的损伤的单因素分析;2、本发明通过调压盒的设置，可以通过连接真空罐、高压罐以及空气的相应电动阀门快速动作实现试验观察罐内压力快速连续变化，能够实现对水轮机及水杲内部可能出现的所有快速压力变化进行有效模拟，进而实现压力梯度对鱼的损伤机理的模拟和分析，而不需要搭建水机模型，可以大幅降低试验成本;3、本发明通过设置观察窗及补光口，可以实现试验全程的视频及图像记录，便于对试验全程不同阶段的损伤特性进行详尽分析;4、本发明通过在试验观察罐口设置挂钩，试验过程中，可以将鱼放于网兜内，可以不影响鱼的游动特性又能在试验后快速将所有鱼取出，提高试验效率;5、本发明每个罐体单独设置排水阀、排气阀，便于及时更换水以及排除气体中所含水分，能够保证试验过程中水质以及储气罐的储气量。基于以上优点，本发明可以应用于水力机械内部压力对鱼类损伤的相关试验及更多压力损伤机理性分析。附图说明[0014]图1是本发明生物保护特性仿真试验设备示意图。具体实施方式[0015]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。[0016]如图1所示，本发明提供的一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，包括试验观察系统1、真空储气系统2、高压储气系统3以及连接上述各系统的压力调节系统4。压力调节系统4包括相互连通的四个压力调节管道，第一压力调节管道通过真空调节电动阀41与真空储气系统2相连，第二压力调节管道通过排气电动阀42与外界空气相连，第三压力调节管道通过压力调节电动阀43和调压阀44与高压储气系统3相连，第四压力调节管道通过调压盒45与试验观察系统1相连，且真空调节电动阀41、排气电动阀42和压力调节电动阀43均由计算机控制系统控制。真空储气系统2和高压储气系统3在压力调节系统4的作用下，对试验观察系统1内部的压力进行调节，进而对设置在试验观察系统1内部的生物进行生理特性研究。[0017]试验观察系统1包括设置在底座11上的试验观察罐12、密封盖13、排水阀14以及真空压力表15。其中，试验观察罐12顶部设置有开口向上的罐口，罐口顶部通过螺栓固定连接密封盖13;试验观察罐12底部设置有排水管，排水管上设置有用于排出罐内液体的排水阀14;试验观察罐12的罐体一侧通过管道与调压盒45相连通，且使得调压盒45底部略低于试验观察罐12的罐口高度;试验观察罐12另一侧设置有真空压力表15,用于对罐内的压力进行实时测量。[0018]真空储气系统2包括设置在底座21上的真空储气罐22、真空泵23、真空储气罐真空度控制球阀24、真空操作安全球阀25、复压球阀26、排水阀27和真空表28。其中，真空储气罐22两侧分别通过抽真空管道和降压管道与真空栗23和压力调节系统4的第一压力调节管道相连，且抽真空管道上设置有真空储气罐真空度控制球阀24,降压管道上设置有防止电动阀误操作带来安全隐患的真空操作安全球阀25;复压球阀26设置在真空储气罐22上部一侧，用于试验结束后恢复罐内压力为大气压力;排水阀27设置在与真空储气罐22底部相连的排水管道上，用于排出罐内液体;真空表28设置在真空储气罐22上，用于实时检测罐内压力。[0019]高压储气系统3包括设置在底座31上的压力储气罐32、空压机33、压力储气罐压力控制球阀34、高压操作安全球阀35、排气阀36、排水阀37和压力表38。其中，压力储气罐32分别通过补气管道和升压管道与空压机33和压力调节系统4中的第三压力调节管道相连，且补气管道上设置有压力储气罐压力控制球阀34,升压管道上设置有防止电动阀误操作带来安全隐患的高压操作安全球阀35;排气阀36设置在压力储气罐32上部一侧，用于试验结束后排出罐内气体;排水阀37设置与压力储气罐32底部相连的排水管道上，用于试验结束后排出罐内液体;压力表38设置在压力储气罐32上，用于实时检测罐内压力。[0020]上述实施例中，试验观察罐12侧壁上设置有侧面观察窗16,密封盖13上设置有顶部补光孔，便于进行视频和图像记录。[0021]上述各个实施例中，试验观察罐12的罐口内部焊接有用于固定网兜17的挂钩18，便于试验过程中鱼的取放。[0022]下面对本发明的工作原理进行简单介绍：[0023]试验开始前，分别通过真空栗23和空压机33,对相连的真空储气罐22和压力储气罐32抽真空或者加压以达到试验需求;将试验观察罐12内装满水，使得试验观察罐12内水液面与调压盒45内底部液面保持平齐;将鱼至于网兜17内并放入注满水的试验观察罐12，网兜17上部固定于挂钩18后通过螺栓密封罐体。[0024]试验时，根据压力需求开启相应电动阀门，通过调节与试验观察罐12连通的调压盒45内压力实现调节试验观察罐12内压力的目的，同时对罐内鱼进行视频及图像记录，观察相应的生理特性。试验观察罐12内压力通过开启或关闭电动阀41〜43进行调节，具体的，加压时，打开高压操作安全球阀35和压力调节电动阀43,关闭真空调节电动阀41和排气电动阀42，并调节调压阀44至目标压力值，使得高压储气系统3中的高压空气通过第三压力调节管道进入调压盒45,使得调压盒45内液位下降，从而导致试验观察罐12压力升高；降压时，关闭排气电动阀42和压力调节电动阀43,打开真空操作安全球阀25和真空调节电动阀41，调压盒45内空气经第一压力调节管道进入真空储气罐22,调压盒45内液位升高，进而导致试验观察罐12压力降低。[0025]由于调压盒45的存在，在进行模拟水机内部高压和真空交替变化的试验时，通过快速切换调节压力及真空度所应对的电动阀门41〜43的启闭状况即可以实现试验观察罐12内压力快速变化。[0026]试验后，打开排气电动阀42排压，打开密封盖13，取出网兜17，进行后续的解剖或观察。为保障安全，需要每次试验彻底结束之后关闭真空储气罐真空度控制球阀24和压力储气罐压力控制球阀34,并打开复压球阀26和排气阀36。[0027]试验过程中或试验后，通过开启排水阀27和37,即可将真空储气罐22和压力储气罐32内的积液排出。其中，积液的存在是由于：1、空气中含有水分，加压或抽真空过程中会形成液体积留在罐底，为避免影响罐内有效体积及真空度应开启排水阀清除积液;2、试验过程中误操作可能将观察罐内的水抽或压到管路中进而进入真空罐或者压力罐，同样为了防止积液影响有效体积，试验后需要及时排除。[0028]上述各实施例仅用于说明本发明，其中相应部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

权利要求：1.一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于：其包括试验观察系统、真空储气系统、高压储气系统以及连接上述各系统的压力调节系统；所述压力调节系统包括相互连通的四个压力调节管道;第一压力调节管道通过真空调节电动阀与所述真空储气系统相连，第二压力调节管道通过排气电动阀与外界空气相连，第三压力调节管道通过压力调节电动阀和调压阀与所述高压储气系统相连，第四压力调节管道通过调压盒与所述试验观察系统相连，且所述真空调节电动阀、排气电动阀和压力调节电动阀由计算机控制系统控制;所述真空储气系统和高压储气系统在所述压力调节系统的作用下，对所述试验观察系统内部的压力进行调节，进而对设置在所述试验观察系统内部的生物进行生理特性研宄。2.如权利要求1所述的一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述试验观察系统包括设置在底座上的试验观察罐、密封盖以及真空压力表;所述试验观察罐顶部设置有开口向上的罐口，所述罐口顶部通过螺栓固定连接所述密封盖;所述试验观察罐的罐体一侧通过管道与所述调压盒相连通，且使得所述调压盒底部略低于所述试验观察罐的罐口高度;所述试验观察罐另一侧设置用于对罐内的压力进行测量的所述真空压力表。3.如权利要求2所述的一种对水电站及栗站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述试验观察罐侧壁上设置有侧面观察窗，所述密封盖上设置有顶部补光孔。4.如权利要求2所述的一种对水电站及栗站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述试验观察罐的罐口内焊接有用于固定装有待试验生物的网兜的挂钩。5.如权利要求2所述的一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述实验观察系统还包括一用于排出罐内液体的试验观察罐排水阀，所述试验观察罐排水阀设置在于所述试验观察罐底部连通的排水管道上。6.如权利要求1所述的一种对水电站及栗站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述真空储气系统包括真空储气罐、真空泵、真空储气罐真空度控制球阀和真空表;所述真空储气罐分别通过抽真空管道和降压管道与所述真空泵和压力调节系统的第一压力调节管道相连，所述抽真空管道上设置所述抽真空储气罐真空度控制球阀；所述真空储气罐侧部设置用于实时检测罐内压力的所述真空表。7.如权利要求6所述的一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述真空储气系统还包括复压球阀、真空储气罐排水阀和真空操作安全球阀，所述复压球阀设置在所述真空储气罐上部，用于试验结束后恢复罐内压力为大气压力;所述真空储气罐排水阀设置在于所述真空储气罐底部连通的排水管道上，用于排出罐内积液;所述真空操作安全球阀设置在所述降压管道上，用于减少电动阀误操作带来的安全隐患。8.如权利要求1所述的一种对水电站及栗站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述高压储气系统包括压力储气罐、空压机、压力储气罐压力控制球阀和压力表；所述压力储气罐分别通过补气管道和升压管道与所述空压机和压力调节系统中的第三压力调节管道相连，且所述补气管道上设置所述压力储气罐压力控制球阀；所述压力储气罐侧部设置用于实时检测罐内压力的所述压力表。9.如权利要求8所述的一种对水电站及泵站进行生物保护特性仿真试验的装置，其特征在于:所述高压储气系统还包括排气阀、压力储气罐排水阀和高压操作安全球阀，所述排气丨伐」仅里彳工切此戊乃阳丄叭束后排出罐内气体；所述压力储气罐排水阀设置在与所述压力储气罐底部连通的排水管道上，用于排出罐内积液;所述高压操作安全球阀设置在所述升压管道上，用于减少电动阀误操作带来的安全隐患。

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