明渠流量计

明渠流量计
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工作原理
超声波明渠流量计
利用明渠技术，以流速-水位运算法为基础，通过测量流体液位高度，结合标准堰槽的几何尺寸、边坡系数、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正系数，再经过仪器内部的微处理器运算得到流量。由于是非接触测量，明渠流量计能在较恶劣的环境中应用。明渠流量计在微机控制下，发射和接收超声波，根据传输时间计算出明渠流量计距被测液面的距离，从而得到液位高度,由于该液位与流量之间有一定的比例关系，因此可根据计算公式最终得到液体流量Q。
多普勒明渠流量计
采用接触式测量方法，将传感器放置在渠道底部，通过流速-面积法，在两个探头一发一收之间，系统根据多普勒时间效应，测算出过水流速，再通过传感器所在的区域截面积，根据公式换算出瞬时流量。
多声道明渠流量计
又称时差法明渠流量计，属于在线式测量。运用超声波时差法测量水流速。 在渠道两侧安装超声波时差法流速仪传感器，测量水中平均流速，在通过超声波水位计测量水位高度，通过流量计积算仪进行水力模型率定计算明渠瞬时流量。
应用指南
明渠流量计应用场所有城市供水引水渠、火电厂冷却引水河排水渠、污水治理流入和排放渠、工业企业废水排放以及水利工程和农业灌溉用渠道等。 
技术参数
超声波明渠流量计
结构：一体式和分体式
测量范围：0.1m³/h-99999.99m³/h，根据不同堰槽决定
累计流量：最大为429000000.00m³
液位测量精度：0.5%
分辨率：3mm或0.1%（取大者）
流量测量精度：标准堰槽1-5%
供电：220V/24V/12V，电池供电，太阳能供电等
防护等级：显示仪表IP66,探头IP68
多普勒明渠流量计
水位测量范围（m）：0.02～3m，0.02～10m
流速范围：0.03m/s～5.0m/s
测量分辨率：1mm/s
整机测量精度： 系统误差±3‰
流量测量范围：1升/秒～99999999m3/h
工作温度(℃)： －20℃～+60℃
最小水位分辨(mm)： ±1mm
信号输出： RS485，MODBUS协议
供电电源： DC12V 、电池供电、太阳能供电等
无线传输：GPRS型RTU无线传输器
多声道明渠流量计
测量流速精度：1.0%
流速范围：±10m/s
测量渠道宽度：时差法0.5～10米
时差测量分辨率：40皮秒
环境温度：-20～70℃
工作温度：-20～70℃
介质温度：-20～80℃
防护等级：IP68
选型注意事项
1、 精度等级和功能根据测量要求和使用场合由用户自行选择，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度等级高的多普勒明渠流量计；用于过程控制的场合，根据控制要求选择不 同精度等级;有些仅仅是检测一下流量，无需做精确控制和计量的场合，可以选择精度等级稍低的超声波明渠流量计；
2、如果要测量流速指标，需要选择多普勒明渠流量计或多声道明渠流量计；若只选择测量流量，则用超声波明渠流量计即可；
3、流体特性主要指燃气的压力、温度、密度、黏度、压缩性等，由于煤气的体积随着温度、压力而变化，应考虑是否要补偿修正。
4、仪表性能是指仪表的精度、重复性、线性度、量程比、压力损失、起始流量、输出信号及响应时间等，选流量计时应对上述指标进行仔细分析比较，选择能满足计量介质流量要求的仪表。
5、安装条件是指燃气流向、管道走向、上下游直管道长度、管径、空间位置及管件等，这些都会影响燃气煤气流量计的准确运行、维护保养和使用寿命。
6、经济因素是指购置费、安装费、维护费、校验费及备品备件等，其又受燃气煤气流量计的性能、可靠性、寿命等影响。
设备特点
◆测量范围大，流量测量不受支流面回水的影响。
◆测量时不受水中漂浮物泥沙、气泡和水位大幅度变化的影响流量传感器对水流产生阻力结构简单、体积小、安装方便。
◆标准渠道不需要改造可直接安装，安装施工费用低。
◆仪表显示输出功能齐全，可显示水位、流速、流量、累计流量等测量数据，并具有RS-485通讯接口。
◆具有水位、泥位、流速超限报警功能。
◆具有数据保存功能，可在长期停电的情况下保存设置参数和流量值。
选用考虑要点
概述
针对城市供水引水渠、工业引水和排水渠、污水治理渠道等流量测量特点，应考虑以下因素选择合适的测量方法。
1） 水路大小和形状，流速范围，最大流量和最小流量；
2） 测量精确度要求；
3） 流量计设置场所和环境条件；
4） 液体状况，洁净程度，含有固相浓度，腐蚀性；
5） 现场允许落差（或升高水位）和渠道坡度；
6） 与液体接触的仪表零部件材料；
估算渠道流量和抬高水位
对于新建单位可通过工艺流程计算渠道流量与拟安装位置，再选定仪表规格。对于老企业添置仪表要估计既有渠道流量和确认仪表上游允许升高水位；即确定流量仪表规格和流量范围，要取决于渠道峰流量和允许升高水位两个因素。
（1）估计峰流量
通常有投浮子法和日排放量估算法两种方法。
1） 投浮子法 既有明渠可采用投浮子法测定和估算流量。选定在最大流量时，两人距离L(20~50m)立于直渠道旁，上游一人投放浮子（一般是木制圆片），下游一人在投放木片的瞬间启动计时，当浮子到达时停止计时，得时间t，求出渠道表面流速υ m/s(υ=L/t) 。再测出渠道流通截面积Am2，便可从式(5)估算流量Q 式中 K---------修正系数，因表面流速大于平均流速，一般取0.84~0.90.
2)从日排放量Qd估算峰流量Qp 在没有条件用投浮子法或新建系统，可采用实际（或设计）的排放量来估计峰流量，估算公式如式（6）或（7）式中 Ku------不均匀系数，如为均匀连续排放，可取1.1~1.2；
H -------每天集中排放累计小时数，如为不均匀连续排放，则按集中排放小时计算。
（2） 确定抬高水位
除流速-水位流量计和非满管电磁流量计外，渠道安装流量计后其上游均要抬高水位。对于新设计的渠系可按测量流量范围和周边环境条件全面考虑确定升高水位高度。对于现有渠道在选定流量计时，要考虑上游渠系水位抬高后的影响（如水位是否会漫溢出渠道），然后再按确定的水位升高高度和峰流量值选定仪表规格。
年检校准的基本要求校准应满足的基本要求如下：
1)环境条件校准如在检定(校准)室进行，则环境条件应满足实验室要求的温度、湿度等规定。校准如在现场进行，则环境条件以能满足仪表现场使用的条件为准。
2)仪器作为校准用的标准仪器其误差限应是被校表误差限的1/3~1/10。
3)人员校准虽不同于检定，但进行校准的人员也应经有效的考核，并取得相应的合格证书，只有持证人员方呆出具校准证书和校准报告，也只有这种证书和报告才认为是有效的。
校准可以找地方计量所或者第三方校准单位，如上海计量所，广东计量所，苏州计量校准网等.... ，前提都必须得有国家办法的CNAS计量
范围性能比较
常用渠用流量仪表适用范围和性能比较归纳如表。
表 渠用流量仪表性能比较
测量方法
比较项目
堰法(薄壁堰)
P槽法
PB槽法
潜水电磁法
适用渠道
类型
明渠
明渠
圆形暗渠
明渠、暗渠
流量检测
结构特征
渠道要截流，检测件结构简单
渠道一段要装入槽，检测件结构较复杂
渠道一段要装入槽，检测件结构较复杂
渠道要截流，检测件为本体，分流模型扩大流量
检测仪表
液位计
液位计
液位计
本仪表直接测量
渠宽、喉宽或口径
渠宽：
450-8000
喉宽：25-240
(15200)
口径：150-1800
(3000)
口径：500-400
(600)
流量或流速范围
15-40000m/h
三角堰 小流量
矩形堰 中流量
等宽堰 大流量
30-15000
(33000)m/h
20-12000
(4200)m/h
10-5000m/h
测量精确度误差/(%FS)
1-3
3-5
3-5
单独传感器：1.5
带分流模型：2.5
流量范围度
(10-20):1
(20-30):1
(20-30):1
10:1
抬高水位/mm
200(120)-80
75-200
口径的
(1/20-1/30)
100-500
上游侧固态物是否沉积和排泄程度
会沉积，不会排泄，要定期清除
不会沉积，随物排泄
不会沉积，随流排泄
会沉积，能部分随流排泄
上游直渠段长度要求/mm
1500-24000(其中整流流部690-12000)
300-20000
上游侧：≥(5-10)倍的口径
下游侧：≥2倍口径
对液体的
要求
无特殊要求
无特殊要求
无特殊要求
液体导电率≥10s/cm测量废水、下水不存在问题
各类仪表的特点前文已有所论述，做综合比较。
1）水头损失或上游侧抬高水位 流速-水位法没有因测量带来水头损失，其余几种方法渠道均要被截流或装入一段流量检测件段，抬高上游水位。潜水电磁流量计由于可装分流模型，升高水位可比较灵活地选择。
2） 安装方便性 流量检测件本身和安装以槽最为复杂，堰和潜水电磁流量传感器相对简单。
对已有渠道改造，安装流量检测件时挖掘工程量大，特别是暗渠要设置检查井（阴井），往往成为否定选用方案的原因。
除潜水电磁法外，其他各类方法均有直渠道要求，这给选择测量点位置带来许多制约条件。
技术优势
明渠流量计与其他封闭满管流量仪表不同，式在非满管状态下或敞开渠道具有自由便面自然流的流量仪表。明渠原理的明渠流量计价格低廉、使用简单，因而在明渠流量测量中被广泛采用。