騰泰超聲波明渠流量計(jì)的工作原理及安裝使用說
來源：江蘇騰泰儀表科技有限公司
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發(fā)布日期：2021-06-21
超聲波明渠流量計(jì)一般由一臺流量顯示儀、一臺流速計(jì)、一臺液位計(jì)組成；也可由一臺流量顯示儀、*多四臺流速計(jì)、一臺液位計(jì)組成的多點(diǎn)流速測量的明渠流量系統(tǒng)。 超聲波明渠流量計(jì)適用于水庫、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量。超聲波明渠流量計(jì)品種很多，常見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，可以在開放的廣闊流域與超聲波水位計(jì)聯(lián)合使用，對流體不會產(chǎn)生干擾和阻力，因此它被**應(yīng)用于明渠流量的測量。
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)測量并記錄計(jì)量槽內(nèi)的水位，通過對應(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)。具有非接觸式測量方式、體積小、攜帶方便的特點(diǎn)；電子手簿的用戶界面簡單，使用方便；現(xiàn)場可以進(jìn)行打印；配備鋁合金防護(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。一般采用單聲道測量，為了提高測量精度，可以選擇三聲道測量。非常大的優(yōu)勢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)。安裝時需要切開管路進(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)行測量。3超聲波明渠流量計(jì)在污水計(jì)量中的特征我國污水處理廠中使用的“明渠”是指污水在管道里流動時具有自由表面的非滿管狀態(tài)下的流動水路。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。對于“明渠”這類水流，在進(jìn)行流量測量時，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、可測量非滿管流量；
2、可測量渠道流量；
3、可測量天然的河、溪流量；
4、可測量污水排放渠道或管道（下水道）流量；
5、可測量正向和反向流速和流量；
6、可提供瞬時流量值和累計(jì)流量值；
7、輸出信號：RS485、Modbus、4-20Ma電流信號和多路開關(guān)量；
8、傳感器可在惡劣的現(xiàn)場和污水水質(zhì)下長期工作；
9、可選配短信或GPRS無線模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測；
10、傳感器外殼為聚碳酸酯，防護(hù)等級IP68；
11、內(nèi)置自動溫度補(bǔ)償；
12、盲區(qū)可調(diào)節(jié)，屏蔽探頭附近干擾信號；
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)過水質(zhì)凈化處理，但是如果經(jīng)過長時間與水介質(zhì)直接接觸的流量計(jì)，難免會造成流量計(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量儀器是環(huán)保部門監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵裝置，它必須具備以下特征。
（1）污水排放的測量儀器必須是一種非接觸式測量儀器。污水中含有污垢和腐蝕性物質(zhì)，會使測量儀器在工作時受到腐蝕，只有在非接觸式測量的情況下，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，從而保證測量數(shù)據(jù)的***度和一致性。
（2）儀器儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、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，并且不會對水流產(chǎn)生阻力。
（3）感測裝置裝在污水管道外部，無需截?cái)喙艿?，可以根?jù)實(shí)際需要將它移動到任意地點(diǎn)進(jìn)行測量，它只有測量量程寬、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)量污水流量帶來了很大的便利，但是由于超聲波和電子測量儀器本身固有的弱點(diǎn)，如易受溫度、輻射等的影響，如果不能正確安裝和使用它，就會嚴(yán)重影響測量***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)所測水流的流量小于40L/s時，采用直角三角堰；當(dāng)水流的流量大于40L/s時，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，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。一旦探頭安裝后出現(xiàn)松動，就會使水面上的基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生變化，進(jìn)而影響測量的準(zhǔn)確性。在安裝探頭時，應(yīng)與水準(zhǔn)面保持垂直，不能出現(xiàn)傾斜；測量水量時，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堰水深（非常大過堰水深：流量非常大時對應(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，應(yīng)該對計(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、設(shè)置聲速、信號類型和相應(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，如果需移動探頭，必須先對儀器的液位進(jìn)行核準(zhǔn)。液位檢校時
應(yīng)設(shè)置實(shí)際液位和零點(diǎn)兩個檢校點(diǎn)：利用滿足精度要求的直尺、測距儀等測量工具，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，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)際水位與儀表測量的液位值保持一致。
4.2.1選擇探頭探測位置
超聲波明渠計(jì)量計(jì)在上游時直管段長度應(yīng)大于10D，如果安裝在上游時，有彎頭管道應(yīng)確保至少有30D的直管段長度；計(jì)量計(jì)安裝在下游時，直管段的長度不應(yīng)小于5D；安裝探頭時盡量保證兩個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有縫隙，應(yīng)該盡量使用廠家配套的專用偶合劑，過多或過稀的耦合劑都有可能導(dǎo)致測量結(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)量過程中容易結(jié)垢，從而影響所接收信號的精度，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根長度為1m左右的不銹鋼直管，既可以保證非常大的接收信號強(qiáng)度，又可以確保壁厚的精度，從而保證測量的準(zhǔn)確性。
4.2.3定期清理測量管內(nèi)的污垢
由于污水計(jì)量管在長期使用過程中管內(nèi)壁很容易結(jié)污垢，嚴(yán)重影響超聲波信號的接收，因此在污水計(jì)量時，為了保證聲波流量計(jì)測量管道流量時數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)按時將污水計(jì)量管拆下來清洗，非常大限度地減少由計(jì)量計(jì)管道內(nèi)壁結(jié)污給測量帶
來的影響。
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），自然流動的自由水面狀態(tài)下測量流體的流量，謂之明渠流量檢測。由于明渠流量較大或較小，流體中往往會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，明渠流量檢測尤其是超聲波非接觸式明渠流量儀為**的流量檢測儀器。
超聲波明渠流量儀與相應(yīng)的巴歇爾槽配用，利用超聲波在空氣中的傳播規(guī)律來測量液位高度，并不斷把液位信息傳輸給主機(jī)，主機(jī)通過運(yùn)算系統(tǒng)，自動測出瞬時流量和累計(jì)流量并存儲。本儀器采用****技術(shù)與流體不接觸即可完成流量檢測，并具有完善的液位測量功能，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、控制信號輸出及串行數(shù)據(jù)或模擬量輸出單元為一體的流量測量儀器。
在工業(yè)現(xiàn)場，測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)測量中*重要的儀表之一。 隨著工業(yè)的發(fā)展，對流量測量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來越高，為了適應(yīng)多種用途，各種類型的流量計(jì)相繼問世，**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*大過堰水深的3～4倍（*大過堰水深是指，流量剛好等于零時液位為零，流量增到*大時對應(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，校正棒要朝下。探頭和支架固定要牢靠，不能活動。探頭一旦活動，水位基準(zhǔn)點(diǎn)就變化了，影響測量的準(zhǔn)確度。探頭要垂直對準(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，注意不要使聲波傳播的路徑上有多余反射面。
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