利用明渠技術(shù),以流速-水位運(yùn)算法為基礎(chǔ),通過(guò)測(cè)量流體液位高度,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)堰槽的幾何尺寸、邊坡系數(shù)、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正系數(shù),再經(jīng)過(guò)儀器內(nèi)部的微處理器運(yùn)算得到流量。由于是非接觸測(cè)量,明渠流量計(jì)能在較惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。明渠流量計(jì)在微機(jī)控制下,發(fā)射和接收超聲波,根據(jù)傳輸時(shí)間計(jì)算出明渠流量計(jì)距被測(cè)液面的距離,從而得到液位高度,由于該液位與流量之間有一定的比例關(guān)系,因此可根據(jù)計(jì)算公式最終得到液體流量Q。

多普勒明渠流量計(jì)

采用接觸式測(cè)量方法,將傳感器放置在渠道底部,通過(guò)流速-面積法,在兩個(gè)探頭一發(fā)一收之間,系統(tǒng)根據(jù)多普勒時(shí)間效應(yīng),測(cè)算出過(guò)水流速,再通過(guò)傳感器所在的區(qū)域截面積,根據(jù)公式換算出瞬時(shí)流量。

多聲道明渠流量計(jì)

又稱時(shí)差法明渠流量計(jì),屬于在線式測(cè)量。運(yùn)用超聲波時(shí)差法測(cè)量水流速。 在渠道兩側(cè)安裝超聲波時(shí)差法流速儀傳感器,測(cè)量水中平均流速,在通過(guò)超聲波水位計(jì)測(cè)量水位高度,通過(guò)流量計(jì)積算儀進(jìn)行水力模型率定計(jì)算明渠瞬時(shí)流量。

結(jié)構(gòu):一體式和分體式

測(cè)量范圍:0.1m3/h-99999.99m3/h,根據(jù)不同堰槽決定

累計(jì)流量:最大為429000000.00m3

液位測(cè)量精度:0.5%

分辨率:3mm或0.1%(取大者)

流量測(cè)量精度:標(biāo)準(zhǔn)堰槽1-5%

供電:220V/24V/12V,電池供電,太陽(yáng)能供電等

防護(hù)等級(jí):顯示儀表IP66,探頭IP68

多普勒明渠流量計(jì)

水位測(cè)量范圍(m):0.02~3m,0.02~10m

流速范圍:0.03m/s~5.0m/s

測(cè)量分辨率:1mm/s

整機(jī)測(cè)量精度: 系統(tǒng)誤差±3‰

流量測(cè)量范圍:1升/秒~99999999m3/h

工作溫度(℃): -20℃~+60℃

最小水位分辨(mm): ±1mm

信號(hào)輸出: RS485,MODBUS協(xié)議

供電電源: DC12V 、電池供電、太陽(yáng)能供電等

無(wú)線傳輸:GPRS型RTU無(wú)線傳輸器

多聲道明渠流量計(jì)

測(cè)量流速精度:1.0%

流速范圍:±10m/s

測(cè)量渠道寬度:時(shí)差法0.5~10米

時(shí)差測(cè)量分辨率:40皮秒

環(huán)境溫度:-20~70℃

工作溫度:-20~70℃

介質(zhì)溫度:-20~80℃

防護(hù)等級(jí):IP68

2、如果要測(cè)量流速指標(biāo),需要選擇多普勒明渠流量計(jì)或多聲道明渠流量計(jì);若只選擇測(cè)量流量,則用超聲波明渠流量計(jì)即可;

3、流體特性主要指燃?xì)獾膲毫Α�溫度、密度、黏度、壓縮性等,由于煤氣的體積隨著溫度、壓力而變化,應(yīng)考慮是否要補(bǔ)償修正。

4、儀表性能是指儀表的精度、重復(fù)性、線性度、量程比、壓力損失、起始流量、輸出信號(hào)及響應(yīng)時(shí)間等,選流量計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)分析比較,選擇能滿足計(jì)量介質(zhì)流量要求的儀表。

5、安裝條件是指燃?xì)饬飨颉⒐艿雷呦颉⑸舷掠沃惫艿篱L(zhǎng)度、管徑、空間位置及管件等,這些都會(huì)影響燃?xì)饷簹饬髁坑?jì)的準(zhǔn)確運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)和使用壽命。

6、經(jīng)濟(jì)因素是指購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)及備品備件等,其又受燃?xì)饷簹饬髁坑?jì)的性能、可靠性、壽命等影響。

測(cè)量時(shí)不受水中漂浮物泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響流量傳感器對(duì)水流產(chǎn)生阻力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、安裝方便。

標(biāo)準(zhǔn)渠道不需要改造可直接安裝,安裝施工費(fèi)用低。

儀表顯示輸出功能齊全,可顯示水位、流速、流量、累計(jì)流量等測(cè)量數(shù)據(jù),并具有RS-485通訊接口。

具有水位、泥位、流速超限報(bào)警功能。

具有數(shù)據(jù)保存功能,可在長(zhǎng)期停電的情況下保存設(shè)置參數(shù)和流量值。

針對(duì)城市供水引水渠、工業(yè)引水和排水渠、污水治理渠道等流量測(cè)量特點(diǎn),應(yīng)考慮以下因素選擇合適的測(cè)量方法。

1、水路大小和形狀,流速范圍,最大流量和最小流量;

2、測(cè)量精確度要求;

3、流量計(jì)設(shè)置場(chǎng)所和環(huán)境條件;

4、液體狀況,潔凈程度,含有固相濃度,腐蝕性;

5、現(xiàn)場(chǎng)允許落差(或升高水位)和渠道坡度;

6、與液體接觸的儀表零部件材料;

估算渠道流量和抬高水位

對(duì)于新建單位可通過(guò)工藝流程計(jì)算渠道流量與擬安裝位置,再選定儀表規(guī)格。對(duì)于老企業(yè)添置儀表要估計(jì)既有渠道流量和確認(rèn)儀表上游允許升高水位;即確定流量?jī)x表規(guī)格和流量范圍,要取決于渠道峰流量和允許升高水位兩個(gè)因素。

一、估計(jì)峰流量

通常有投浮子法和日排放量估算法兩種方法。

1、投浮子法 既有明渠可采用投浮子法測(cè)定和估算流量。選定在最大流量時(shí),兩人距離L(20~50m)立于直渠道旁,上游一人投放浮子(一般是木制圓片),下游一人在投放木片的瞬間啟動(dòng)計(jì)時(shí),當(dāng)浮子到達(dá)時(shí)停止計(jì)時(shí),得時(shí)間t,求出渠道表面流速υ m/s(υ=L/t) 。再測(cè)出渠道流通截面積Am2,便可從式(5)估算流量Q 式中 K————————-修正系數(shù),因表面流速大于平均流速,一般取0.84~0.90.

2、從日排放量Qd估算峰流量Qp 在沒(méi)有條件用投浮子法或新建系統(tǒng),可采用實(shí)際(或設(shè)計(jì))的排放量來(lái)估計(jì)峰流量,估算公式如式(6)或(7)式中 Ku——————不均勻系數(shù),如為均勻連續(xù)排放,可取1.1~1.2;

H ——————-每天集中排放累計(jì)小時(shí)數(shù),如為不均勻連續(xù)排放,則按集中排放小時(shí)計(jì)算。

二、確定抬高水位

除流速-水位流量計(jì)和非滿管電磁流量計(jì)外,渠道安裝流量計(jì)后其上游均要抬高水位。對(duì)于新設(shè)計(jì)的渠系可按測(cè)量流量范圍和周邊環(huán)境條件全面考慮確定升高水位高度。對(duì)于現(xiàn)有渠道在選定流量計(jì)時(shí),要考慮上游渠系水位抬高后的影響(如水位是否會(huì)漫溢出渠道),然后再按確定的水位升高高度和峰流量值選定儀表規(guī)格。

年檢校準(zhǔn)的基本要求校準(zhǔn)應(yīng)滿足的基本要求如下:

1、環(huán)境條件校準(zhǔn)如在檢定(校準(zhǔn))室進(jìn)行,則環(huán)境條件應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)室要求的溫度、濕度等規(guī)定。校準(zhǔn)如在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,則環(huán)境條件以能滿足儀表現(xiàn)場(chǎng)使用的條件為準(zhǔn)。

2、儀器作為校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)儀器其誤差限應(yīng)是被校表誤差限的1/3~1/10。

3、人員校準(zhǔn)雖不同于檢定,但進(jìn)行校準(zhǔn)的人員也應(yīng)經(jīng)有效的考核,并取得相應(yīng)的合格證書,只有持證人員方呆出具校準(zhǔn)證書和校準(zhǔn)報(bào)告,也只有這種證書和報(bào)告才認(rèn)為是有效的。

校準(zhǔn)可以找地方計(jì)量所或者第三方校準(zhǔn)單位,如上海計(jì)量所,廣東計(jì)量所,蘇州計(jì)量校準(zhǔn)網(wǎng)等.... ,前提都必須得有國(guó)家辦法的CNAS計(jì)量。

表 渠用流量?jī)x表性能比較

各類儀表的特點(diǎn)前文已有所論述,做綜合比較。

1、水頭損失或上游側(cè)抬高水位 流速-水位法沒(méi)有因測(cè)量帶來(lái)水頭損失,其余幾種方法渠道均要被截流或裝入一段流量檢測(cè)件段,抬高上游水位。潛水電磁流量計(jì)由于可裝分流模型,升高水位可比較靈活地選擇。

2、安裝方便性 流量檢測(cè)件本身和安裝以槽最為復(fù)雜,堰和潛水電磁流量傳感器相對(duì)簡(jiǎn)單。

對(duì)已有渠道改造,安裝流量檢測(cè)件時(shí)挖掘工程量大,特別是暗渠要設(shè)置檢查井(陰井),往往成為否定選用方案的原因。

除潛水電磁法外,其他各類方法均有直渠道要求,這給選擇測(cè)量點(diǎn)位置帶來(lái)許多制約條件。