基本介紹
- 中文名：明渠流量計
- 外文名：Open channel flowmeter
工作原理,套用指南,技術參數,選型注意事項,特點,技術指標,選用考慮要點,範圍性能比較,技術優勢,
工作原理
明渠流量計以流速-水位運算法為基礎，並採用了先進的流速測量儀和水位測量儀，從而確保測速和運算的準確性的一種新型智慧型化流量系統，根據渠道的寬度和測量精度的要求，採用單探頭法或多探頭法明渠測流的數學模型。
智慧型明渠流量系統顯示儀中微處理器根據水位計測出的實際水位和已置入的渠道幾何尺寸、邊坡係數、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正係數，按照預定的數學模式計算出渠道的流量。
明渠流量計的工作原理是利用明渠技術，通過測量流體液位高度，再經過儀器內部的微處理器運算得到流量。由於是非接觸測量，明渠流量計能在較惡劣的環境中套用。明渠流量計在微機控制下，發射和接受明渠，根據傳輸時間計算出明渠流量計距被測液面的距離，從而得到液位高度,由於該液位與流量之間有一定的比例關係，因此可根據計算公式最終得到液體流量Q。
套用指南
技術參數
明渠流量計的技術參數：
水位測量範圍（m）： 0～3.0m
盲 區(m)： 0.3m
整機測量精度： 系統誤差±3‰
流量測量範圍： 取決於所用堰/槽類型，最大可為9999m3/h
工作溫度(℃)： －20℃～+60℃
最小水位分辨(mm)： ±1mm
信號輸出： RS485，4～20mA，2路開關量輸出
顯 示： 高亮字元液晶顯示
供電電源： DC24V /150mA ；AC220 /100mA
防護等級： IP65
選型注意事項
1、 精度等級和功能根據測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級，做到經濟合算。比如用於貿易結算、產品交接和能源計量的場合，應該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用於過程控制的場合，根據控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式明渠流量計。
2、測量介質流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質時，明渠流量計的滿度 流量可以在測量介質流速0.5—12m/s範圍內 選用，範圍比較寬。選擇儀表規格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應視測量流量範圍是否 在流速範圍內確定，即當管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準 確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內流速，得到滿意測量結果。
3、流體特性主要指燃氣的壓力、溫度、密度、黏度、壓縮性等，由於煤氣的體積隨著溫度、壓力而變化，應考慮是否要補償修正。
4、儀表性能是指儀表的精度、重複性、線性度、量程比、壓力損失、起始流量、輸出信號及回響時間等，選流量計時應對上述指標進行仔細分析比較，選擇能滿足計量介質流量要求的儀表。
5、安裝條件是指燃氣流向、管道走向、上下游直管道長度、管徑、空間位置及管件等，這些都會影響燃氣煤氣流量計的準確運行、維護保養和使用壽命。
6、經濟因素是指購置費、安裝費、維護費、校驗費及備品備件等，其又受燃氣煤氣流量計的性能、可靠性、壽命等影響。
特點
◆測量範圍大，流量測量不受支流面回水的影響。
◆測量時不受水中漂浮物泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響流量感測器對水流產生阻力結構簡單、體積小、安裝方便。
◆標準渠道不需要改造可直接安裝，安裝施工費用低。
◆儀表顯示輸出功能齊全，可顯示水位、流速、流量、累計流量等測量數據，並具有RS-485通訊接口。
◆具有水位、泥位、流速超限報警功能。
◆具有數據保存功能，可在長期停電的情況下保存設定參數和流量值。
技術指標
測量精度：流速±0.5% 、水位±0.5% 、系統±1.5%、±2.5%（與仿真感測器合用時）
功耗:LKW
電源:AC12V/220V或DC3.6V電池供電
測量範圍:流速0.02-20m/s
渠寬0.5-30m
渠深0.5-20m
瞬時流量顯示最大值:999999
流速顯示最大值:9.99
水位顯示最大值:9.999
公稱通徑：50、100、200、400、600mm
流速範圍：0-15m/s
流體電導率：不低於20μS/cm
電極材料：不鏽鋼1cr18Ni9Ti、不鏽鋼0Cr18Ni12MoTi、哈氏合金C，鈦、鉭；
選用考慮要點
概述
針對城市供水引水渠、工業引水和排水渠、污水治理渠道等流量測量特點，應考慮以下因素選擇合適的測量方法。
1） 水路大小和形狀，流速範圍，最大流量和最小流量；
2） 測量精確度要求；
3） 流量計設定場所和環境條件；
4） 液體狀況，潔淨程度，含有固相濃度，腐蝕性；
5） 現場允許落差（或升高水位）和渠道坡度；
6） 與液體接觸的儀表零部件材料；
7） 選用超聲流速計和電磁流速計時要分別對液體濁度或電導率作調查，其要求可參照超聲流量計和電磁流量計要求。
估算渠道流量和抬高水位
對於新建單位可通過工藝流程計算渠道流量與擬安裝位置，再選定儀表規格。對於老企業添置儀表要估計既有渠道流量和確認儀表上游允許升高水位；即確定流量儀表規格和流量範圍，要取決於渠道峰流量和允許升高水位兩個因素。
（1）估計峰流量
通常有投浮子法和日排放量估算法兩種方法。
1） 投浮子法 既有明渠可採用投浮子法測定和估算流量。選定在最大流量時，兩人距離L(20~50m)立於直渠道旁，上游一人投放浮子（一般是木製圓片），下游一人在投放木片的瞬間啟動計時，當浮子到達時停止計時，得時間t，求出渠道表面流速υ m/s(υ=L/t) 。再測出渠道流通截面積Am2，便可從式(5)估算流量Q 式中 K---------修正係數，因表面流速大於平均流速，一般取0.84~0.90.
2)從日排放量Qd估算峰流量Qp 在沒有條件用投浮子法或新建系統，可採用實際（或設計）的排放量來估計峰流量，估算公式如式（6）或（7）式中 Ku------不均勻係數，如為均勻連續排放，可取1.1~1.2；
H -------每天集中排放累計小時數，如為不均勻連續排放，則按集中排放小時計算。
（2） 確定抬高水位
除流速-水位流量計和非滿管電磁流量計外，渠道安裝流量計後其上游均要抬高水位。對於新設計的渠系可按測量流量範圍和周邊環境條件全面考慮確定升高水位高度。對於現有渠道在選定流量計時，要考慮上游渠系水位抬高后的影響（如水位是否會漫溢出渠道），然後再按確定的水位升高高度和峰流量值選定儀表規格。
年檢校準的基本要求校準應滿足的基本要求如下：
1)環境條件校準如在檢定(校準)室進行，則環境條件應滿足實驗室要求的溫度、濕度等規定。校準如在現場進行，則環境條件以能滿足儀表現場使用的條件為準。
2)儀器作為校準用的標準儀器其誤差限應是被校表誤差限的1/3~1/10。
3)人員校準雖不同於檢定，但進行校準的人員也應經有效的考核，並取得相應的合格證書，只有持證人員方呆出具校準證書和校準報告，也只有這種證書和報告才認為是有效的。
校準可以找地方計量所或者第三方校準單位，如上海計量所，廣東計量所，蘇州計量校準網等.... ，前提都必須得有國家辦法的CNAS計量
範圍性能比較
常用渠用流量儀表適用範圍和性能比較歸納如表。
表 渠用流量儀表性能比較
測量方法 比較項目 | 堰法(薄壁堰) | P槽法 | PB槽法 | 潛水電磁法 |
適用渠道 類型 | 明渠 | 明渠 | 圓形暗渠 | 明渠、暗渠 |
流量檢測 結構特徵 | 渠道要截流，檢測件結構簡單 | 渠道一段要裝入槽，檢測件結構較複雜 | 渠道一段要裝入槽，檢測件結構較複雜 | 渠道要截流，檢測件為本體，分流模型擴大流量 |
檢測儀表 | 液位計 | 液位計 | 液位計 | 本儀表直接測量 |
渠寬、喉寬或口徑 | 渠寬： 450-8000 | 喉寬：25-240 (15200) | 口徑：150-1800 (3000) | 口徑：500-400 (600) |
流量或流速範圍 | 15-40000m/h 三角堰 小流量 矩形堰 中流量 等寬堰 大流量 | 30-15000 (33000)m/h | 20-12000 (4200)m/h | 10-5000m/h |
測量精確度誤差/(%FS) | 1-3 | 3-5 | 3-5 | 單獨感測器：1.5 帶分流模型：2.5 |
流量範圍度 | (10-20):1 | (20-30):1 | (20-30):1 | 10:1 |
抬高水位/mm | 200(120)-80 | 75-200 | 口徑的 (1/20-1/30) | 100-500 |
上游側固態物是否沉積和排泄程度 | 會沉積，不會排泄，要定期清除 | 不會沉積，隨物排泄 | 不會沉積，隨流排泄 | 會沉積，能部分隨流排泄 |
上游直渠段長度要求/mm | 1500-24000(其中整流流部690-12000) | 300-20000 | 上游側：≥(5-10)倍的口徑 下游側：≥2倍口徑 | |
對液體的 要求 | 無特殊要求 | 無特殊要求 | 無特殊要求 | 液體導電率≥10s/cm測量廢水、下水不存在問題 |
各類儀表的特點前文已有所論述，現在做綜合比較。
1）水頭損失或上游側抬高水位 流速-水位法沒有因測量帶來水頭損失，其餘幾種方法渠道均要被截流或裝入一段流量檢測件段，抬高上游水位。潛水電磁流量計由於可裝分流模型，升高水位可比較靈活地選擇。
2） 安裝方便性 流量檢測件本身和安裝以槽最為複雜，堰和潛水電磁流量感測器相對簡單。
對已有渠道改造，安裝流量檢測件時挖掘工程量大，特別是暗渠要設定檢查井（陰井），往往成為否定選用方案的原因。
除潛水電磁法外，其他各類方法均有直渠道要求，這給選擇測量點位置帶來許多制約條件。
技術優勢
明渠流量計與其他封閉滿管流量儀表不同，式在非滿管狀態下或敞開渠道具有自由便面自然流的流量儀表。明渠原理的明渠流量計價格低廉、使用簡單，因而在明渠流量測量中被廣泛採用。
