淺談超聲波明渠流量計的現(xiàn)場檢定

通過介紹超聲波明渠流量計的原理，以巴歇爾槽為例，簡述了檢定方法，指出了檢定過程中的注意事項。

0.引言

當(dāng)前我國已進入市場經(jīng)濟發(fā)展階段,市場經(jīng)濟體制的建立有力推動了經(jīng)濟發(fā)展,但計劃經(jīng)濟時期粗放型發(fā)展方式所遺留的環(huán)境問題依然存在,并且情況不容樂觀,政府對此非常重視。我國環(huán)境管理部門早在“十一五”規(guī)劃時期就設(shè)定了主要污染物排放總量要降低10%的環(huán)保目標(biāo),2015年國務(wù)院又發(fā)布的《水污染防治行動計劃》即“水十條”,污染物排放的準(zhǔn)確計量在其中發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前,污水處理企業(yè)常用明渠堰槽流量計、電磁流量計和超聲流量計三種準(zhǔn)計量方式來計量經(jīng)過處理的污水排放量,其中計量精度較高的是明渠堰槽流量計,該種計量方法操作簡單便捷、安全可靠,并且能夠在非接觸條件下實現(xiàn)實時連續(xù)測量。明渠堰槽流量計由量水堰槽、液位計和積算儀組成。量水堰槽體積大,安裝位置是固定的,不能靈活拆卸,因此只能現(xiàn)場檢定明渠堰槽流量計儀器。隨著科技的發(fā)展,明渠堰槽流量計現(xiàn)多為超聲波明渠流量計,其測液位裝置采用超聲波液位計。本文以目前應(yīng)用頻率***高的超聲波巴歇爾槽明渠流量計為例,對現(xiàn)場檢定明渠堰槽流量計時的操作方法和技術(shù)要領(lǐng)進行重點解析,以期為同類技術(shù)項目提供參考依據(jù)。

1.工作原理

1.1巴歇爾槽安裝在渠道內(nèi)的歇爾槽，其縮口略小于比渠道的橫截面積，所以只能根據(jù)堰槽幾何尺寸確定渠道上游水位與流量之間的對應(yīng)關(guān)系。此外，安裝在不同渠道上的量水堰槽，其液位應(yīng)該與流量保持一致。巴歇爾槽將流量轉(zhuǎn)成液位，測量堰槽內(nèi)水流液位就能獲知堰槽的水位，再運用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式即可求得實際流量。巴歇爾槽是一矩形橫斷面短喉道槽，其組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。一般來說，喉道主要采用三種寬度尺寸：小型（b=0.076，0.152，0.228m）槽、標(biāo)準(zhǔn)型（b=0.25~2.40m）槽和大型（b=3.05~15.24m）槽。

1.2 超聲波液位計

超聲波液位計的測量原理是采用超聲回波技術(shù)，當(dāng)超

1.3 積算儀

積算儀內(nèi)部設(shè)有各不同尺寸的巴歇爾槽型及對應(yīng)的計算公式，依據(jù)超聲波液位計傳輸進來的測量液位，計算出對應(yīng)的流量并顯示出來。也可通過設(shè)定，顯示累積流量，液位高度等相關(guān)信息。

2.檢定方法

依據(jù) JJG711-1990《明渠堰槽流量計檢定規(guī)程》，超聲波巴歇爾槽明渠流量計現(xiàn)場檢定主要項目包括：①巴歇爾槽幾何尺寸；②液位示值誤差；③瞬時流量示值誤差。

巴歇爾槽幾何尺寸巴歇爾槽主要的幾何尺寸包括：喉道寬度 b、喉道長

L、喉道深度 N、進口收縮段寬度 B1、進口收縮段長度L1、出口擴散段寬度 B2、出口擴散段長度 L2、堰槽邊墻高度D、超聲波探頭位置 La，各尺寸位置如圖 3 所示。

依據(jù)檢定規(guī)程，測量的實際尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸進行比較，在允許的誤差范圍內(nèi)才能認(rèn)定尺寸項目檢定合格，現(xiàn)場堰槽尺寸的準(zhǔn)確測量，是對堰槽安裝位置的合理性、堰槽幾何尺寸與設(shè)計規(guī)格的一致性和安裝技術(shù)的規(guī)范性的驗證，只有尺寸檢定合格，才能保證規(guī)程中流量計算公式中液位與流量的對應(yīng)關(guān)系。

液位示值誤差依據(jù)巴歇爾槽液位變化范圍，在標(biāo)準(zhǔn)液位計上選取低、中、高三個液位高度，將超聲波液位計安裝在標(biāo)準(zhǔn)液位計上，按以上液位大小依次逐點進行檢定，重復(fù)測量三次，依據(jù)公式（1）分別計算每次液位測量示值誤差。

3.檢定注意事項

超聲波巴歇爾槽明渠流量計因為有水位損失小、水中即使有固態(tài)物質(zhì)也幾乎不沉淀、接近流速的影響小、對下流側(cè)的水位影響比較小等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，但在現(xiàn)場實際環(huán)境下不確定因素也比較多，這些都會對計量的準(zhǔn)確定性帶來影響，所以在現(xiàn)場檢定過程中也要注意以下事項：

3.1 巴歇爾槽

①巴歇爾槽的中心線要與渠道的中心線重合，使水流進入巴歇爾槽不出現(xiàn)偏流。②通水后，水應(yīng)該在巴歇爾槽內(nèi)自由流動，因此要求槽的淹沒高度***好低于規(guī)范中要求的臨界淹沒高度。③巴歇爾槽的上游應(yīng)有大于 5 倍渠道寬的平直段，使水流能平穩(wěn)進入巴歇爾槽。即沒有左右偏流，也沒有渠道坡降形成的沖力。④巴歇爾槽安裝在渠道上要牢固。與渠道側(cè)壁、渠底連接要緊密，不能漏水。使水流全部流經(jīng)巴歇爾槽的喉道。因此巴歇爾槽一般采用不銹鋼整板制造而成。

3.2 超聲波液位計

①現(xiàn)場超聲波液位計安裝場所都是環(huán)境比較差的地方，應(yīng)確保其周圍應(yīng)無強光、電磁場等輻射源，且應(yīng)有必要的防雨雪措施。②超聲波液位計應(yīng)架設(shè)在進口收縮段上方、距離喉道入口約 2/3L1 的位置，垂直安裝。

3.3 積算儀

①積算儀中的槽型的設(shè)定必須與實際液槽一致，在檢定開始之前應(yīng)該先行查閱。②積算儀應(yīng)有密封保護，不受外界自然環(huán)境的干擾。③因為超聲波液位計測量的高度是液位至探頭質(zhì)檢的空高距離，所以在測量時，要測量探頭到液槽底部的距離，查詢積算儀中設(shè)置的距離是否與測量的距離一致，這樣才能保證實際液位距離理論上沒有偏差。

4 .結(jié)束語

在市場經(jīng)濟發(fā)展階段，社會對環(huán)境問題的關(guān)注度較高，節(jié)能減排已成為社會生產(chǎn)的基本要求。污水處理就是一項非常關(guān)鍵的環(huán)保措施，而污水處理的計量更是關(guān)系到污水處理效果的關(guān)鍵所在。明渠堰槽流量計以其安裝使用方便、計量準(zhǔn)確可靠、可實時在線檢定等優(yōu)點必將大力推廣應(yīng)用。以上是對超聲波明渠流量計的現(xiàn)場檢定進行了簡述，對需要注意的事項進行了分類，目的是為了減小現(xiàn)場檢定時的外在影響因素，更好的去保證超聲波明渠流量計使用的計量準(zhǔn)確性。