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明渠流量计传感器

简要描述:

第一部分:明渠流量计选型简介 污水明渠流量计选型应用场所有城市供水引水渠、火电厂冷却水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工矿企业废水排放以及水利工程和农业灌溉用渠

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  • 产品介绍
第一部分:明渠流量计选型简介
污水明渠流量计选型应用场所有城市供水引水渠、火电厂冷却水引水和排水渠、污水治理流入和排放渠、工矿企业废水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道。本文重点讨论前面几种工业和公用事业适用的流量测量方法和仪表,不包括较大型的水利工程和农业灌溉用的流量测量方法。
明渠流量计选型国外有人估计,1998年全球工业和公用事业用污水明渠流量计销售台数约占流量仪表整体的1.6%,约3.5万台;若包括较简易的堰等使用者可自行制造未向市场采购的仪表,实际装用还要多些。国内应用尚无估计数据。
第二部分:明渠流量计槽工作原理流程
明渠流量计选型槽明渠内的流量越大,液位越高;流量越小,液位越低。对于一般的渠道,液位与流量没有确定的对应关系。因为同样的水深,流量的大小,还与渠道的横截面积、坡度、粗糙度有关。在渠道内安装量水堰槽,由于堰的缺口或槽的缩口比渠道的横截面积小,因此,渠道上游水位与流量的对应关系主要取决于堰槽的几何尺寸。同样的量水堰槽放在不同的渠道上,相同的液位对应相同的流量。量水堰槽把流量转成了液位。通过测量流经量水堰槽内水流的液位,可以根据相应量水堰槽的水位-流量关系,求出流量。常用的量水堰槽种类。
量水堰槽的水位-流量关系可从国家计量检定规程《明渠堰槽流量计》JJG711-90中查。每种类型的量水堰槽,都有自己的固定水位-流量对应关系。确定水位-流量关系时,三角堰要求要有渠道宽B、开口角度、上游堰坎高p的参数;矩形堰要有渠道宽B、开口宽b、上游堰坎高p的参数;巴歇尔槽只要求有喉道宽度的参数b。
 
 
第三部分:明渠流量计选型种类介绍
工业和公用事业常用的明渠流量仪表按测量原理大体可分为堰法、测流槽法、流速-水位计算法和电磁流量计法。
   1)堰(weir)法 在明渠适当位置装一挡板,水流被阻断,水位升到档板上端堰(缺)口,便从堰口流出。水流刚流出的流量小于渠道中原来的流量,水位继续上升,流出流量随之增加,直到流出量等于渠道原流量,水位便稳定在某一高度,测出水位高度便可求取流量。
   2)测流槽(flume,简称槽)法 缩小渠道一段通道断面成喉道部,喉道因面积缩小而流速增加,其上游水位被抬高,以增加流速所需动能(即增加的动能由所抬高水位位能转变过来),测量抬高水位求取流量。
   3) 流速-水位计算法(简称流速-水位法) 测出流通通道某局部(点、线或小面积)流速,代表平均流速,再测量水位求得流通面积,乘局部流速与平均流速间的系数,经演算求取流量。
   4)电磁流量计法 又分为潜水式电磁流量计和非满管电磁流量计两类,后者目前国内尚未开发。
潜水式电磁流量计是在渠道中置一挡板截流,挡板近底部开孔并装潜水电磁流量传感器,水流从流量传感器流过从而测出其流量。
非满管电磁流量计的传感器直接在管道装上同口径圆形暗渠,测量流速的原理与传统电磁流量计的相同,但还具备测量仪表内水位的功能,电极、磁路和测量电路则有较大差别。
大致特点概述:
测量范围大(0.05-10m/s),流量测量不受支流面回水的影响;
测量不受水中漂浮物、泥沙、气泡和水位大幅度变化的影响,流速传感器结构简单、体积小、安装方便对水流不产生阻力。标准渠道不需要改造即可直接安装,安装施工费用低;
仪表显示功能:可同时显示水位、断面平均流速、断面瞬时流量、累计流量等测量数据;
仪表输出接口:脉冲(频率)、RS485/RS232、(电流);
仪表报警内容:水位超限、流量超限、流速超限等报警项;
具有数据永久保存功能,可在长期断电的情况下保存设置参数和流量值;
仪表具有:有线、无线数据远传功能(GPRS无线通讯);
通讯协议支持标准Modbus(RTU)协议;
第四部分:明渠流量计槽说明
明渠流量计选型槽的常用测流槽有多种形式。在渠道中收缩其中一段截面积,收缩部分液位低于其上游液位,测量其液位差以求流量的测量槽,一般称作文丘里槽。还有适用于矩形明渠的巴歇尔槽(ParshaII fIume,简称P槽),适用于圆形暗渠的帕尔默.鲍鲁斯槽(PaImer BowIus fIume,简称PB槽)。在欧洲文丘里槽用的较多,在我国则以P槽和PB槽居多。
(1) P槽
P槽外形如指示图所示,喉道宽从25mm至15m,已有定性尺寸。流量Q和喉道上游液位ha间的关系式中,系数C和指数n均因规格而异。P槽可以用钢板或木版制成,也可以在现场用混凝土现浇。国内已有用聚氯乙烯塑料或玻璃钢制成的定型商品。对表面粗糙度和尺寸公差ISO 9826、CJ/T 3008.3和JJG 711均提出了要求。
原理上喉道存在流量上限,喉道液位hb与收缩段液位ha的比值(hb/ha称作淹没比)应小于规定直,否则便成为淹没流,且喉道应规定最高水位。若P槽下游侧水位显著上升(例如涨潮,汇合支流流量剧增)会产生测量误差,有时甚至无法测量,此时可在测量扩散段水位hb后,参照JJG 711 7.1.4~7.1.6所列图表计算流量。
功耗:<5VA,
电源:DC12V/24V、AC220V,
测量范围:流速0.05-10m/s,
渠宽0.5-20m,
渠深0.5-20m,
累积流量显示最大值:9999999999,
瞬时流量显示最大值:10000,
流速显示最大值:19.99,
水位显示最大值:19.999,
测量精度:流速±1.0%、水位±0.5%、系统±2.5%。
明渠流量计以流速-水位运算法为基础,并采用了先进的伺服水位跟踪测速系统和微处理器,从而确保测速和运算的准确性的一种新型智能化流量系统,根据渠道的宽度和测量精度的要求,采用明渠测流的数学模型。
智能型明渠流量系统显示仪中微处理器根据传感器实测的水位值、流速值和已置入的渠道几何尺寸、边坡系数、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正系数,并按照预定的数学模型计算出渠道的断面平均瞬时流量。
第五部分:常用明渠流量计选型槽种类明细
本仪表采用超声波回声测距法测液位。探头固定安装在量水堰槽水位观测点上方(水位观测点的位置见堰槽构造说明)。探头部分发射出超声波,然后被液面反射,探头部分再接收,探头到液(物)面的距离和超声波经过的时间成比例:
H= CT/2 ; 距离[m] = 时间×声速/2 [m],
声速的温度补偿公式:  环境声速= 331.5 + 0.6×温度。
 
超声波明渠流量计:由仪表控制探头发射和接收超声波。按指示参照图的过程转为液位(单位:米)。再通过查水位-流量表,把液位转成流量(单位可以是:升/秒,或立方米/小时)。水位-流量表是存储在仪表里的一组数据。通过仪表上的按键可以向仪表的存储器中输入。本仪表的水位-流量表是按相等的液位间隔存储的。“累计流量清零时间”的位置上显示出来。
备注:
1.符号说明:b为喉道宽,B1为进水渠道宽,B2为出水渠道宽,L为喉道长,L1为收缩段,
L2为扩散段,
2.堰槽修建及使用条件:B>=b,h/p<2.5,h>0.03m,p>0.1m。
明渠流量计槽在许多非满水、大流量(或小流量),自然流动的自由水面状态下测量流体的流量,谓之明渠流量检测。由于明渠流量较大或较小,流体中往往会有一定的腐蚀性或夹带一些杂质,使用一般的管道流量计检测流量是很困难的。例如工业企业排水、医院废水、农业灌溉用水、城市地下水道排水等领域中,明渠流量检测尤其是超声波非接触式明渠流量仪为首选的流量检测仪器。
波明渠流量计槽与相应的巴歇尔槽配用,利用超声波在空气中的传播规律来测量液位高度,并不断把液位信息传输给主机,主机通过运算系统,自动测出瞬时流量和累计流量并存储。本仪器采用国际先进技术与流体不接触即可完成流量检测,并具有完善的液位测量功能,控制功能,数据传输功能和人机交流功能。本机是集超声波收发传感器,伺服电路、温度补偿传感器和补偿电路单元、积算主机、显示器、控制信号输出及串行数据或模拟量输出单元为一体的流量测量仪器。

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