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自流道流量測量系統
來源:  作者:本站

摘要:本文介紹了一種新的自流道輸水流量計量方法,討論了自動測量系統的組成,工作原理,技術特點和應用設計實現。

關鍵詞:水位 流量

一.引言

天津市引灤工程潮白河泵站自流道于1987年建成使用后,大大縮短了泵站的開機時間,全年基本上由自流道向市內輸水,為了保證輸水數據的準確性,需要實時監測自流道的輸水流量。

多年以來,傳統的自流道輸水流量的計量是通過人工定時讀取流道進、出口處水尺得到水位值,然后通過查有關自流道形狀、流態等參數對應的曲線取修正參數后,再通過計算算出流量的方法獲得,這種方法不僅費時費力,不能連續或實時計量,而且其準確性也受到天氣、人為因素等影響。

為了提高測量精度,消除人為影響,我們設計了潮白河自流道流量測量系統,下文將介紹系統的組成,工作原理和技術實現。

二.系統組成

自流道輸水流量計量,是通過水位采集系統連續測量自流道進口和出口處的水位值,將所測得的水位值送入流量數據處理系統,計算出實時的流量值。

圖1是測量系統示意圖。

聲學探頭安裝在自流道進口和出口的支架上,通過電纜將信號傳至安裝在泵站主探室的水位采集系統,計算出各測點的水位值,再通過電纜送至安裝在管理處辦公樓水調科的流量數據處理系統,并依據進口水位、出口水位經數據計算處理得出流量、系統內的半導體存儲器自動存貯水位和流量參數,主探系統將處理結果送出顯示并打印,各項參數還可以由標準的RS-232C串行接口送入計算機中,用計算機建立起數據庫并進行計算機后處理。

儀器包括聲學探頭及外保護管、水位采集系統、流量數據處理系統、大屏幕顯示部分、打印機及RS-232C通訊接口。

三.系統設計與實現

1.水位采集系統

(1)水位測量工作原理

水位測量原理如圖2所示,由收發共用聲學探頭發射一聲脈沖,經聲管傳聲L聲程遇水界面產生反射,反射波(下稱回波),又經L聲程由同一聲學探頭接收,只要測得聲波(由發射至接收到回波)在空氣中的傳播時間t及現場聲速c,就可測算出聲學探頭發射面至水面的距離,即

在設計上采用自校準技術對聲速進行補償,即在連接聲學探頭的第一節聲管(稱此聲管為校準管)的已知距離L0處開有一校準用小圓孔。聲學探頭發射的聲脈沖首先遇小孔這一界面產生反射回波,這一回波傳播的聲程2L0為已知,傳播時間t0可測出,傳播聲速若為c0則有:
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