騰泰超聲波明渠流量計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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發布日期：2021-06-21
超聲波明渠流量計一般由一臺流量顯示儀、一臺流速計、一臺液位計組成；也可由一臺流量顯示儀、*多四臺流速計、一臺液位計組成的多點流速測量的明渠流量系統。 超聲波明渠流量計適用于水庫、河流、水利工程、城市供水、污水處理、農田灌溉、水政水資源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量測量。超聲波明渠流量計品種很多，常見的有堰式明渠流量計和槽式明渠流量計兩大類。超聲波明渠流量計除圓形外，還有U字形、梯形、矩形等多種形狀。超聲波明渠流量計的設計原理是基于超聲波在介質中的傳播速度與被測介質的平均流速和聲波相同的幾何原理關系。超聲波明渠流量計屬于非接觸型裝置，可以在開放的廣闊流域與超聲波水位計聯合使用，對流體不會產生干擾和阻力，因此它被**應用于明渠流量的測量。
二、超聲波明渠流量計的工作原理和分類
超聲波明渠流量計的工作原理：超聲波明渠流量計的液位計應與計量槽配合使用，超聲波探頭安裝在計量槽的上方，計量槽把明渠內水流量的大小換算成液位的高低，流量計測量并記錄計量槽內的水位，通過對應的水位流量關系計算出流量[1]。常用超聲波明渠流量計的分類：
①便攜式超聲流量計。具有非接觸式測量方式、體積小、攜帶方便的特點；電子手簿的用戶界面簡單，使用方便；現場可以進行打印；配備鋁合金防護，方便在野外惡劣環境使用。
②插入式超聲波明渠流量計。采用陶瓷傳感器，使用專用的安裝鉆孔裝置進行安裝。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。非常大的優勢是可以在不停止生產的情況下進行安裝和維護。
③管段式超聲波明渠流量計。安裝時需要切開管路進行超聲流量計的安裝與調試，后期進行維護時不需要停產。傳感器可以選擇單聲道和三聲道兩種模式進行測量。3超聲波明渠流量計在污水計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，在進行流量測量時，不能使用常規的全管流量計。
三、超聲波明渠流量計特點
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流量值；
7、輸出信號：RS485、Modbus、4-20Ma電流信號和多路開關量；
8、傳感器可在惡劣的現場和污水水質下長期工作；
9、可選配短信或GPRS無線模塊實現遠程遙測；
10、傳感器外殼為聚碳酸酯，防護等級IP68；
11、內置自動溫度補償；
12、盲區可調節，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和其他有機成分，雖然在排放前已經過水質凈化處理，但是如果經過長時間與水介質直接接觸的流量計，難免會造成流量計內部出現結垢或腐蝕狀況，從而影響測量工作的順利進行。污水計量中，污水處理廠的污水排放測量儀器是環保部門監測數據的關鍵裝置，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，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，才可以保證計量計的物理性質和化學性質不受到影響，從而保證測量數據的***度和一致性。
（2）儀器儀表具有結構簡單、體積小、易于安裝及功耗低的特點，超聲波明渠流量計是非接觸式儀器，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，并且不會對水流產生阻力。
（3）感測裝置裝在污水管道外部，無需截斷管道，可以根據實際需要將它移動到任意地點進行測量，它只有測量量程寬、價格適中的優點，所以使用**[3]。
4、超聲波明渠流量計在安裝和使用過程中的注意要點
雖然采用超聲波明渠流量計給計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，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的過程中應注意以下要點。
4.1安裝及使用中應注意的事項
根據超聲波明渠流量計在工作運行中的特點，在安裝和使用過程中應特別注意以下幾點。
4.1.1安裝堰槽應規范
超聲波明渠流量計在計量時必須使用量水堰槽，在明渠上安裝量水堰槽后，必須按照規范使流量與液位建立對應關系。根據渠道內水的流態及渠道內流量的大小選擇量水堰槽的類型：當所測水流的流量小于40L/s時，采用直角三角堰；當水流的流量大于40L/s時，采用巴歇爾槽；當水流流量大于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置
超聲波探頭在明渠安裝時應按規范要求進行設置。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松動，就會使水面上的基準點發生變化，進而影響測量的準確性。在安裝探頭時，應與水準面保持垂直，不能出現傾斜；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：流量非常大時對應的水流液位值）的3～4倍；巴歇爾槽的安裝位置在進口收縮段1/3的位置。
4.1.3計量計主機的安裝及其水位校核
計量計儀表主機應安裝在無腐蝕性氣體并且通風良好的室內。因特殊情況必須安裝在室外時，應該對計量計的儀表箱進行防護。初次使用儀器，需要將工程實際參數輸入主機，確認探頭型號、設置聲速、信號類型和相應堰槽種類，必須正確設置儀器的水位流量表[4]。當計量計儀器**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行核準。液位檢校時
應設置實際液位和零點兩個檢校點：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，校準儀表的示值是否等于量水堰槽液位；檢校當量水堰槽內的水位為零時，計量計的液位是否也為零；液位檢校的目的就是為了保證量水堰槽內的實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
超聲波明渠計量計在上游時直管段長度應大于10D，如果安裝在上游時，有彎頭管道應確保至少有30D的直管段長度；計量計安裝在下游時，直管段的長度不應小于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致測量結果不準確[6]。
4.2.2在流量計前端安裝不銹鋼直管
由于污水水質較差，普通碳鋼的管道內壁在計量過程中容易結垢，從而影響所接收信號的精度，因此根據污水計量的特點，可以在計量計探頭的前端加裝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度，又可以確保壁厚的精度，從而保證測量的準確性。
4.2.3定期清理測量管內的污垢
由于污水計量管在長期使用過程中管內壁很容易結污垢，嚴重影響超聲波信號的接收，因此在污水計量時，為了保證聲波流量計測量管道流量時數據的準確性，應按時將污水計量管拆下來清洗，非常大限度地減少由計量計管道內壁結污給測量帶
來的影響。
四、超聲波明渠流量計應用
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，使用一般的管道流量計檢測流量是很困難的。例如工業企業排水、醫院廢水、農業灌溉用水、城市地下水道排水等領域中，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的巴歇爾槽配用，利用超聲波在空氣中的傳播規律來測量液位高度，并不斷把液位信息傳輸給主機，主機通過運算系統，自動測出瞬時流量和累計流量并存儲。本儀器采用國際**技術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，數據傳輸功能和人機交流功能。本機是集超聲波收發傳感器，伺服電路、溫度補償傳感器和補償電路單元、積算主機、顯示器、控制信號輸出及串行數據或模擬量輸出單元為一體的流量測量儀器。
在工業現場，測量流體流量的儀表統稱為流量計或流量表。流量計是工業測量中*重要的儀表之一。 隨著工業的發展，對流量測量的準確度和范圍要求越來越高，為了適應多種用途，各種類型的流量計相繼問世，**應用于石油天然氣，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。
四、超聲波明渠流量計安裝方法
1、安裝量水堰槽
使用超聲波明渠流量計測量流量，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*大時對應的液位）；巴歇爾槽在進口收縮段的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，水位基準點就變化了，影響測量的準確度。探頭要垂直對準水面，不能歪斜。
由于探頭發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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