騰泰超聲波明渠流量計(jì)的工作原理及安裝使用說(shuō)
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發(fā)布日期：2021-06-21
超聲波明渠流量計(jì)一般由一臺(tái)流量顯示儀、一臺(tái)流速計(jì)、一臺(tái)液位計(jì)組成；也可由一臺(tái)流量顯示儀、*多四臺(tái)流速計(jì)、一臺(tái)液位計(jì)組成的多點(diǎn)流速測(cè)量的明渠流量系統(tǒng)。 超聲波明渠流量計(jì)適用于水庫(kù)、河流、水利工程、城市供水、污水處理、農(nóng)田灌溉、水政水資源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量測(cè)量。超聲波明渠流量計(jì)品種很多，常見(jiàn)的有堰式明渠流量計(jì)和槽式明渠流量計(jì)兩大類。超聲波明渠流量計(jì)除圓形外，還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。超聲波明渠流量計(jì)的設(shè)計(jì)原理是基于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度與被測(cè)介質(zhì)的平均流速和聲波相同的幾何原理關(guān)系。超聲波明渠流量計(jì)屬于非接觸型裝置，可以在開(kāi)放的廣闊流域與超聲波水位計(jì)聯(lián)合使用，對(duì)流體不會(huì)產(chǎn)生干擾和阻力，因此它被**應(yīng)用于明渠流量的測(cè)量。
二、超聲波明渠流量計(jì)的工作原理和分類
超聲波明渠流量計(jì)的工作原理：超聲波明渠流量計(jì)的液位計(jì)應(yīng)與計(jì)量槽配合使用，超聲波探頭安裝在計(jì)量槽的上方，計(jì)量槽把明渠內(nèi)水流量的大小換算成液位的高低，流量計(jì)測(cè)量并記錄計(jì)量槽內(nèi)的水位，通過(guò)對(duì)應(yīng)的水位流量關(guān)系計(jì)算出流量[1]。常用超聲波明渠流量計(jì)的分類：
①便攜式超聲流量計(jì)。具有非接觸式測(cè)量方式、體積小、攜帶方便的特點(diǎn)；電子手簿的用戶界面簡(jiǎn)單，使用方便；現(xiàn)場(chǎng)可以進(jìn)行打?。慌鋫滗X合金防護(hù)，方便在野外惡劣環(huán)境使用。
②插入式超聲波明渠流量計(jì)。采用陶瓷傳感器，使用專用的安裝鉆孔裝置進(jìn)行安裝。一般采用單聲道測(cè)量，為了提高測(cè)量精度，可以選擇三聲道測(cè)量。非常大的優(yōu)勢(shì)是可以在不停止生產(chǎn)的情況下進(jìn)行安裝和維護(hù)。
③管段式超聲波明渠流量計(jì)。安裝時(shí)需要切開(kāi)管路進(jìn)行超聲流量計(jì)的安裝與調(diào)試，后期進(jìn)行維護(hù)時(shí)不需要停產(chǎn)。傳感器可以選擇單聲道和三聲道兩種模式進(jìn)行測(cè)量。3超聲波明渠流量計(jì)在污水計(jì)量中的特征我國(guó)污水處理廠中使用的“明渠”是指污水在管道里流動(dòng)時(shí)具有自由表面的非滿管狀態(tài)下的流動(dòng)水路。由于污水管道“暗渠”中液體也是自然流下的，也是屬于“明渠”的范疇。對(duì)于“明渠”這類水流，在進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)，不能使用常規(guī)的全管流量計(jì)。
三、超聲波明渠流量計(jì)特點(diǎn)
1、可測(cè)量非滿管流量；
2、可測(cè)量渠道流量；
3、可測(cè)量天然的河、溪流量；
4、可測(cè)量污水排放渠道或管道（下水道）流量；
5、可測(cè)量正向和反向流速和流量；
6、可提供瞬時(shí)流量值和累計(jì)流量值；
7、輸出信號(hào)：RS485、Modbus、4-20Ma電流信號(hào)和多路開(kāi)關(guān)量；
8、傳感器可在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)和污水水質(zhì)下長(zhǎng)期工作；
9、可選配短信或GPRS無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)；
10、傳感器外殼為聚碳酸酯，防護(hù)等級(jí)IP68；
11、內(nèi)置自動(dòng)溫度補(bǔ)償；
12、盲區(qū)可調(diào)節(jié)，屏蔽探頭附近干擾信號(hào)；
污水處理廠的污水中含有各種雜質(zhì)和其他有機(jī)成分，雖然在排放前已經(jīng)過(guò)水質(zhì)凈化處理，但是如果經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間與水介質(zhì)直接接觸的流量計(jì)，難免會(huì)造成流量計(jì)內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢或腐蝕狀況，從而影響測(cè)量工作的順利進(jìn)行。污水計(jì)量中，污水處理廠的污水排放測(cè)量?jī)x器是環(huán)保部門(mén)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵裝置，它必須具備以下特征。
（1）污水排放的測(cè)量?jī)x器必須是一種非接觸式測(cè)量?jī)x器。污水中含有污垢和腐蝕性物質(zhì)，會(huì)使測(cè)量?jī)x器在工作時(shí)受到腐蝕，只有在非接觸式測(cè)量的情況下，才可以保證計(jì)量計(jì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不受到影響，從而保證測(cè)量數(shù)據(jù)的***度和一致性。
（2）儀器儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、易于安裝及功耗低的特點(diǎn)，超聲波明渠流量計(jì)是非接觸式儀器，可以測(cè)量污水流量的范圍廣，不受污水中污泥、氣泡和水位變化的影響，并且不會(huì)對(duì)水流產(chǎn)生阻力。
（3）感測(cè)裝置裝在污水管道外部，無(wú)需截?cái)喙艿?，可以根?jù)實(shí)際需要將它移動(dòng)到任意地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，它只有測(cè)量量程寬、價(jià)格適中的優(yōu)點(diǎn)，所以使用**[3]。
4、超聲波明渠流量計(jì)在安裝和使用過(guò)程中的注意要點(diǎn)
雖然采用超聲波明渠流量計(jì)給計(jì)量污水流量帶來(lái)了很大的便利，但是由于超聲波和電子測(cè)量?jī)x器本身固有的弱點(diǎn)，如易受溫度、輻射等的影響，如果不能正確安裝和使用它，就會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量***度和儀器的使用年限，因此在安裝和使用超聲波明渠流量計(jì)的過(guò)程中應(yīng)注意以下要點(diǎn)。
4.1安裝及使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)
根據(jù)超聲波明渠流量計(jì)在工作運(yùn)行中的特點(diǎn)，在安裝和使用過(guò)程中應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)。
4.1.1安裝堰槽應(yīng)規(guī)范
超聲波明渠流量計(jì)在計(jì)量時(shí)必須使用量水堰槽，在明渠上安裝量水堰槽后，必須按照規(guī)范使流量與液位建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)渠道內(nèi)水的流態(tài)及渠道內(nèi)流量的大小選擇量水堰槽的類型：當(dāng)所測(cè)水流的流量小于40L/s時(shí)，采用直角三角堰；當(dāng)水流的流量大于40L/s時(shí)，采用巴歇爾槽；當(dāng)水流流量大于40L/s
且明渠的水位落差較大時(shí)，采用矩形堰（如圖1所示）。
4.1.2超聲波探頭按要求設(shè)置
超聲波探頭在明渠安裝時(shí)應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)置。在安裝探頭前，一定要將探頭和支架安裝牢固，不能有絲毫松動(dòng)。一旦探頭安裝后出現(xiàn)松動(dòng)，就會(huì)使水面上的基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生變化，進(jìn)而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在安裝探頭時(shí)，應(yīng)與水準(zhǔn)面保持垂直，不能出現(xiàn)傾斜；測(cè)量水量時(shí)，三角堰和矩形堰的位置需要安裝在堰板的上游，與堰板位置的距離大致等于非常大過(guò)堰水深（非常大過(guò)堰水深：流量非常大時(shí)對(duì)應(yīng)的水流液位值）的3～4倍；巴歇爾槽的安裝位置在進(jìn)口收縮段1/3的位置。
4.1.3計(jì)量計(jì)主機(jī)的安裝及其水位校核
計(jì)量計(jì)儀表主機(jī)應(yīng)安裝在無(wú)腐蝕性氣體并且通風(fēng)良好的室內(nèi)。因特殊情況必須安裝在室外時(shí)，應(yīng)該對(duì)計(jì)量計(jì)的儀表箱進(jìn)行防護(hù)。初次使用儀器，需要將工程實(shí)際參數(shù)輸入主機(jī)，確認(rèn)探頭型號(hào)、設(shè)置聲速、信號(hào)類型和相應(yīng)堰槽種類，必須正確設(shè)置儀器的水位流量表[4]。當(dāng)計(jì)量計(jì)儀器**完成安裝并檢修后，如果需移動(dòng)探頭，必須先對(duì)儀器的液位進(jìn)行核準(zhǔn)。液位檢校時(shí)
應(yīng)設(shè)置實(shí)際液位和零點(diǎn)兩個(gè)檢校點(diǎn)：利用滿足精度要求的直尺、測(cè)距儀等測(cè)量工具，在堰槽中充入適量的水，校準(zhǔn)儀表的示值是否等于量水堰槽液位；檢校當(dāng)量水堰槽內(nèi)的水位為零時(shí)，計(jì)量計(jì)的液位是否也為零；液位檢校的目的就是為了保證量水堰槽內(nèi)的實(shí)際水位與儀表測(cè)量的液位值保持一致。
4.2.1選擇探頭探測(cè)位置
超聲波明渠計(jì)量計(jì)在上游時(shí)直管段長(zhǎng)度應(yīng)大于10D，如果安裝在上游時(shí)，有彎頭管道應(yīng)確保至少有30D的直管段長(zhǎng)度；計(jì)量計(jì)安裝在下游時(shí)，直管段的長(zhǎng)度不應(yīng)小于5D；安裝探頭時(shí)盡量保證兩個(gè)探頭在同一軸線上并保持水平，為了保證探頭和管壁之間沒(méi)有縫隙，應(yīng)該盡量使用廠家配套的專用偶合劑，過(guò)多或過(guò)稀的耦合劑都有可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確[6]。
4.2.2在流量計(jì)前端安裝不銹鋼直管
由于污水水質(zhì)較差，普通碳鋼的管道內(nèi)壁在計(jì)量過(guò)程中容易結(jié)垢，從而影響所接收信號(hào)的精度，因此根據(jù)污水計(jì)量的特點(diǎn)，可以在計(jì)量計(jì)探頭的前端加裝1根長(zhǎng)度為1m左右的不銹鋼直管，既可以保證非常大的接收信號(hào)強(qiáng)度，又可以確保壁厚的精度，從而保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。
4.2.3定期清理測(cè)量管內(nèi)的污垢
由于污水計(jì)量管在長(zhǎng)期使用過(guò)程中管內(nèi)壁很容易結(jié)污垢，嚴(yán)重影響超聲波信號(hào)的接收，因此在污水計(jì)量時(shí)，為了保證聲波流量計(jì)測(cè)量管道流量時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)按時(shí)將污水計(jì)量管拆下來(lái)清洗，非常大限度地減少由計(jì)量計(jì)管道內(nèi)壁結(jié)污給測(cè)量帶
來(lái)的影響。
四、超聲波明渠流量計(jì)應(yīng)用
在許多非滿水、大流量（或小流量），自然流動(dòng)的自由水面狀態(tài)下測(cè)量流體的流量，謂之明渠流量檢測(cè)。由于明渠流量較大或較小，流體中往往會(huì)有一定的腐蝕性或夾帶一些雜質(zhì)，使用一般的管道流量計(jì)檢測(cè)流量是很困難的。例如工業(yè)企業(yè)排水、醫(yī)院廢水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、城市地下水道排水等領(lǐng)域中，明渠流量檢測(cè)尤其是超聲波非接觸式明渠流量?jī)x為**的流量檢測(cè)儀器。
超聲波明渠流量?jī)x與相應(yīng)的巴歇爾槽配用，利用超聲波在空氣中的傳播規(guī)律來(lái)測(cè)量液位高度，并不斷把液位信息傳輸給主機(jī)，主機(jī)通過(guò)運(yùn)算系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)出瞬時(shí)流量和累計(jì)流量并存儲(chǔ)。本儀器采用國(guó)際**技術(shù)與流體不接觸即可完成流量檢測(cè)，并具有完善的液位測(cè)量功能，控制功能，數(shù)據(jù)傳輸功能和人機(jī)交流功能。本機(jī)是集超聲波收發(fā)傳感器，伺服電路、溫度補(bǔ)償傳感器和補(bǔ)償電路單元、積算主機(jī)、顯示器、控制信號(hào)輸出及串行數(shù)據(jù)或模擬量輸出單元為一體的流量測(cè)量?jī)x器。
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)或流量表。流量計(jì)是工業(yè)測(cè)量中*重要的儀表之一。 隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來(lái)越高，為了適應(yīng)多種用途，各種類型的流量計(jì)相繼問(wèn)世，**應(yīng)用于石油天然氣，石化化工，水處理，食品飲料，制藥，能源，冶金，紙漿造紙，和建筑材料等行業(yè)。
四、超聲波明渠流量計(jì)安裝方法
1、安裝量水堰槽
使用超聲波明渠流量計(jì)測(cè)量流量，在明渠上必須要有量水堰槽。
2、安裝超聲波明渠流量計(jì)探頭
探頭要安在探頭支架上。探頭在渠道上的安裝位置要符合量水堰槽的要求。一般三角堰、矩形堰要安裝在堰板上游，距離堰板相當(dāng)于*大過(guò)堰水深的3～4倍（*大過(guò)堰水深是指，流量剛好等于零時(shí)液位為零，流量增到*大時(shí)對(duì)應(yīng)的液位）；巴歇爾槽在進(jìn)口收縮段的1/3位置。
安裝探頭時(shí)，校正棒要朝下。探頭和支架固定要牢靠，不能活動(dòng)。探頭一旦活動(dòng)，水位基準(zhǔn)點(diǎn)就變化了，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。探頭要垂直對(duì)準(zhǔn)水面，不能歪斜。
由于探頭發(fā)出的超聲波有一定的張角。安裝探頭時(shí)，注意不要使聲波傳播的路徑上有多余反射面。
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