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城市管网的流量监测仪表选用

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过去流量计量一直沿用水位法,即通过测量水位来换算流量,其水位与流量呈现固定的关系曲线;但在下游修建电站后,出现了雍水现象,水位流量关系不再成立,流量计量方法需改用流速面积法,计量设备也得重新选择安装。
1、 流量计选型
渠道流量计量方法主要有水位法与流速面积法:
水位法是通过测量量水建筑物的上游(或上、下游)水位并经经验公式或实验曲线换算成流量来实现计量的。因此水位法流量计需要修建量水建筑物,且精度不高,当渠道沿程水头差较小时,量水建筑物会产生水头损失而影响渠道过水;另一方面当量水建筑物下游附近建有闸门等挡水建筑物时会在量水建筑物处形成淹没出流,此时测量精度会大幅下降。
水位法流量计实际上是水位计加辅助的工程建筑物的总称。
辅助的工程建筑物主要有:
量水槽(巴希尔槽、无喉道量水槽等)
量水堰(薄壁堰、三角堰、宽顶堰等)
标准断面(指顺直的规则断面)
闸孔涵洞
水位计主要有:
超声波水位计(接触式式)
超声波水位计(非接触式式)
浮子式水位计
压力式水位计
雷达水位计
磁伸缩水位计
水尺(人工读数)
流速面积法则不需修建量水建筑物,通过测量过水断面面积(实际上过水断面面积是通过测量的水位来换算求得的)与断面流速来求得流量,并且精度高,且不受下游顶托水的影响。
流速面积法流量计主要通过测流速及水位来计算求得流量,主要有:
①超声波时差法
测量线流速,分单声道法与多声道法。如下图:
断面的平均流速等于=(V1*A1+V2*A2+…Vi*Ai+…+Vn*An)/A
Vi :第i个流速探头测量的平均线流速
Ai :第i个分割面积
②超声波多普勒法
测量局部面流速,分为ADCP法(适合宽渠道,有固定与走航
式两种。)与普通多普勒法(适合宽20米内渠道)。
超声波多普勒法:断面的平均流速=实际测速范围内的杂质最大概率流速。
流速测量:
超声多普勒原理,即管道内任何流动的液体都存在着不连续的扰动,这些不连续的扰动 可以是悬浮的固体颗粒或气泡,或由于流体扰动而引起的界面。这种扰动使反射的超声波产生多普勒频移 Δf,多普勒频移 Δf 是流速的 线性函数。通过测量多普勒频移 Δf,并根据 声波在水中的传播速度,可计算得出扰动的流速,即得出水流速度。因此,流量计不能在非常纯净的、“不含有任何气体的”水中工作,但测量介质中的颗粒或气泡也不能过多,影响声波速度和管道截面积。
液位测量:
测量液位时,将传感器放置在水区底部或附近,通过水静压传感器,电源信号电缆具有通气作用,将水面上的大气压作为水静压传感器测量参考压力,测量流体压力,从而计算出液位高度。同时,为减小流体的速度对压力传感器的影响,压力传感器采用独特的形状。但流速大于2m/sec,流体的速度对压力传感器的 影响值得注意。
流量计算
流体 的流量公式为:Q=V·S
V——液体流速
S—— 液体横面积
S为液位高度及管道内径或明渠渠宽的 函数,
即 S=f(D·h)其中 D—— 管道内径或明渠渠宽
h—液位高度



③电磁法
多点式测量原理
以三点法为例:
断面的平均流速等于=(V1 *A1+V2*A2+V3*A3)*K/A
Vi :第i个流速探头测量的点流速
Ai :第i个分割面积
K: 模型转换系数
三种方法相互比较如下
从理论上讲,三种方法测得的各自测流范围的流速精度应该都是很高的,都在1%以内,关键是换算为断面整体平均流速时其计算模型会产生误差,因此这三种方法的实际断面流量测量精度主要是换算模型及公式的精度及校准精度。从上述测量原理图中可以看出电磁法(多点法)的实际测量范围是点,超声波时差法(多声道法)的实际测量范围是线,超声波多普勒法的实际测量范围为面。
但是由于监测渠道(管道)水流的水质含有较多杂质,因此不适合选用超声波时差法;考虑水位变化很大,不宜使用固定式ADCP法(此种方式的精度受水位变化影响很大);因此选用多普勒超声波法


IP属地:上海1楼2023-04-12 16:04回复