明渠流量計渠用流量儀表適用范圍和性能比較

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(tài)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采用。

概述

針對城市供水引水渠、工業(yè)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，流速范圍，最大流量和最小流量；

2） 測量精確度要求；

3） 流量計設置場所和環(huán)境條件；

4） 液體狀況，潔凈程度，含有固相濃度，腐蝕性；

5） 現(xiàn)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；

估算渠道流量和抬高水位

對于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(guī)格。對于老企業(yè)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(guī)格和流量范圍，要取決于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 既有明渠可采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)立于直渠道旁，上游一人投放浮子（一般是木制圓片），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---------修正系數(shù)，因表面流速大于平均流速，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(tǒng)，可采用實際（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------不均勻系數(shù)，如為均勻連續(xù)排放，可取1.1~1.2；

H -------每天集中排放累計小時數(shù)，如為不均勻連續(xù)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，渠道安裝流量計后其上游均要抬高水位。對于新設計的渠系可按測量流量范圍和周邊環(huán)境條件全面考慮確定升高水位高度。對于現(xiàn)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），然后再按確定的水位升高高度和峰流量值選定儀表規(guī)格。

年檢校準的基本要求校準應滿足的基本要求如下：

1)環(huán)境條件校準如在檢定(校準)室進行，則環(huán)境條件應滿足實驗室要求的溫度、濕度等規(guī)定。校準如在現(xiàn)場進行，則環(huán)境條件以能滿足儀表現(xiàn)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)人員校準雖不同于檢定，但進行校準的人員也應經(jīng)有效的考核，并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(wǎng)等.... ，前提都必須得有國家辦法的CNAS計量

常用渠用流量儀表適用范圍和性能比較歸納如表。

表 渠用流量儀表性能比較

各類儀表的特點前文已有所論述，做綜合比較。

1）水頭損失或上游側(cè)抬高水位 流速-水位法沒有因測量帶來水頭損失，其余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。潛水電磁流量計由于可裝分流模型，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復雜，堰和潛水電磁流量傳感器相對簡單。

對已有渠道改造，安裝流量檢測件時挖掘工程量大，特別是暗渠要設置檢查井（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。

超聲波明渠流量計

利用明渠技術(shù)，以流速-水位運算法為基礎(chǔ)，通過測量流體液位高度，結(jié)合標準堰槽的幾何尺寸、邊坡系數(shù)、渠道精度、水力坡道、流速垂直平面修正系數(shù)，再經(jīng)過儀器內(nèi)部的微處理器運算得到流量。由于是非接觸測量，明渠流量計能在較惡劣的環(huán)境中應用。明渠流量計在微機控制下，發(fā)射和接收超聲波，根據(jù)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,由于該液位與流量之間有一定的比例關(guān)系，因此可根據(jù)計算公式最終得到液體流量Q。

多普勒明渠流量計

采用接觸式測量方法，將傳感器放置在渠道底部，通過流速-面積法，在兩個探頭一發(fā)一收之間，系統(tǒng)根據(jù)多普勒時間效應，測算出過水流速，再通過傳感器所在的區(qū)域截面積，根據(jù)公式換算出瞬時流量。

多聲道明渠流量計

又稱時差法明渠流量計，屬于在線式測量。運用超聲波時差法測量水流速。 在渠道兩側(cè)安裝超聲波時差法流速儀傳感器，測量水中平均流速，在通過超聲波水位計測量水位高度，通過流量計積算儀進行水力模型率定計算明渠瞬時流量。

◆測量范圍大，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傳感器對水流產(chǎn)生阻力結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)，并具有RS-485通訊接口。

◆具有水位、泥位、流速超限報警功能。

◆具有數(shù)據(jù)保存功能，可在長期停電的情況下保存設置參數(shù)和流量值。

1、 精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合由用戶自行選擇，做到經(jīng)濟合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計量的場合，應該選擇精度等級高的多普勒明渠流量計；用于過程控制的場合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的超聲波明渠流量計；

2、如果要測量流速指標，需要選擇多普勒明渠流量計或多聲道明渠流量計；若只選擇測量流量，則用超聲波明渠流量計即可；

3、流體特性主要指燃氣的壓力、溫度、密度、黏度、壓縮性等，由于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、重復性、線性度、量程比、壓力損失、起始流量、輸出信號及響應時間等，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(zhì)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(yǎng)和使用壽命。

6、經(jīng)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。

超聲波明渠流量計

結(jié)構(gòu)：一體式和分體式

測量范圍：0.1m3/h-99999.99m3/h，根據(jù)不同堰槽決定

累計流量：最大為429000000.00m3

液位測量精度：0.5%

分辨率：3mm或0.1%（取大者）

流量測量精度：標準堰槽1-5%

供電：220V/24V/12V，電池供電，太陽能供電等

防護等級：顯示儀表IP66,探頭IP68

多普勒明渠流量計

水位測量范圍（m）：0.02～3m，0.02～10m

流速范圍：0.03m/s～5.0m/s

測量分辨率：1mm/s

整機測量精度： 系統(tǒng)誤差±3‰

流量測量范圍：1升/秒～99999999m3/h

工作溫度(℃)： －20℃～ 60℃

最小水位分辨(mm)： ±1mm

信號輸出： RS485，MODBUS協(xié)議

供電電源： DC12V 、電池供電、太陽能供電等

無線傳輸：GPRS型RTU無線傳輸器

多聲道明渠流量計

測量流速精度：1.0%

流速范圍：±10m/s

測量渠道寬度：時差法0.5～10米

時差測量分辨率：40皮秒

環(huán)境溫度：-20～70℃

工作溫度：-20～70℃

介質(zhì)溫度：-20～80℃

防護等級：IP68

明渠流量計應用場所有城市供水引水渠、火電廠冷卻引水河排水渠、污水治理流入和排放渠、工業(yè)企業(yè)廢水排放以及水利工程和農(nóng)業(yè)灌溉用渠道等。