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超声明渠流量计
阅读:2039时间:2011-02-15 10:58:38

  超声明渠(非满管、暗渠)流量计是通过测量液体的平均流速和液位(截面积)来计算流量值的超声流量仪表。随着工业、农业和城市的快速发展和水资源被污染,能够直接使用的水缺口越来越大。渠道式流量计量方式广为采用和被重视。

原理

  渠道式流量计量原理与其他管道式流量计量方法比具有一定的复杂性。它具有不同尺寸不同材质的渠底、渠壁和自由液面,不但断面形状各异,而且水平和垂直流速分布不同,流态复杂。但是,也有共同点是都要通过测量平均流速和液位(截面积)来计算流量。

  平均流速的测量可采用如前所述的多普勒法和时差法来测量。液位的测量方法可采用超声液位计(多用于非满管、暗渠)和声波液位计、压力式液位计、气泡式液位计(多用于明渠)。超声液位测量方法如图所示。

超声明渠流量计的原理

  目前国内外普遍采用超声脉冲回波法。由超声换能器向液面垂直发射声脉冲,声波遇液面返回,被同一换能顺路所接收,经放大器放大后,由一阈值电路检测出第一个回波周期到达的时间与发射脉冲间的时间间隔t,则

  式中,c为空气中的声速,C=331.4+0.6Tm/s ,T为摄氏温度,331.4m/s为0℃时的声速。于是,液位H = h -ι。

  超声液位计所使用的超声换能器工作频率为50~200kHz;量程为0.2~(5~10)m;准确度为(0.25~0.5)%FS。

构成

  多声道超声明渠流量计由多对流速换能器、液位换能器、接线盒、控制器及电缆组成。如图1所示。断面形状及声道布置方式如图2。

超声明渠流量计的构成

断面形状及声道布置方式

测量方法

  一般来说,各种明渠所测量的流量范围很广,但是测量准确度都不高,约为1%~5%,测量准确度主要取决于渠的尺寸、形状及截面误差,平均流速和液位误差值根据实际要求通过多声道布置可控制在较精确的范围内

超声明渠流量计的测量方法

特点

  由于,通过实测流速、液位(截面积)来演算流量,所以要比只测量液位的堰、槽、渠式流量计测量准确度高。

  可实现多声道测量,测量准确度随实际参与测量的声道数的增加而提高。

  当液位低于最低声道时,作为堰、槽流量计(液位和流速的函数关系)测量。

  被测渠(管、涵洞)的断面不受限制,而且可测渠宽可达上百米。

应用

  超声明渠(非满管、暗渠)流量计可应用于如下场合:

  引水/输水工程;

  雨水排放监测;

  排污监测;

  水利工程等。

安装注意事项

  实测流速是建立在渠道流态充分发展的前提上的,即要求渠(管)道的直线段要满足要求。

  现场直线段不足时,要通过在测量段交叉设置声道来补偿斜线流对流速测量准确度影响。

  现场测量段前后若有堰、闸等设施使垂直流态紊乱时,应采用多声道测量方式来达到准确测量面平均流速。声道数量和声道高度的确定,要依据测量准确度的要求,同时还要考虑最低水位、最高水位和工作水位。

  对渠道式流量计来说,准确测量流速、水位固然很重要,但往往对流量测量影响最大的是渠道断面积的误差(如,渠底部泥沙淤积和渠壁不平整、渠宽不一致等误差)。所以,在此特别提出的是--渠道断面积误差的控制一定要在渠道土建设计开始。

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