明渠小溪多普勒流量计_水文水质监控_厦门欣仰邦科技有限公司

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随着生产的发展和科学技术的进步，供排水行业面临着从传统的经验型管理向现代科学量化型管理转变的艰巨任务。而量化的管理必须有量化的数字，城市不同类型排水流量的测量也就成了必需。流量计正是可以科学地提供这一数据的测量仪表。由于污水的水质差、杂质多、腐蚀性强，传统的接触型流量计很难保持长期稳定的运行。超声多普勒流量计解决了以上诸多问题，并且具有体积小、易安装和节能的优点，可长时间在恶劣的环境下稳定运行，非常适合污水、排水流量的测量。一体化多普勒流量计具有结构简单、易于安装、维护检修方便、流量检测范围宽、测量精度高的特点，对城市排污、工业废水、矿浆、原油、泥浆、油水混合物等含气泡、杂质、颗粒的液体也有较好的适应性，是城市排水监测相对较优的选择，而且它本身具有体积小、易安装和节能的优点，可长时间在恶劣的环境下稳定运行，适合城市排水水量计量。本仪器是根据多普勒效应设计制造的，多普勒效应是为纪念奥地利物理学家克里斯琴·约翰·多普勒而命名的，在声学领域中，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率将有所变化，此种频率的变化称之为频移，即多普勒效应。我公司根据声学多普勒设计的流量测量系统已被广泛应用到水利、环保、城市供排水的流量、流速测量中。

一体化多普勒流量计是基于微处理器技术，自身完备的流量测量仪表，与其它常规类型流量计或其它超声波流量计相比，除具有高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特点外，还具有下列更多的优点：
² 流速、温度、液位一体化测量避免了设备多设备安装的复杂性
² 测量点在探头的前方，不破坏流场，测量精度高，量程宽
² 流速分辨率高，测速范围广，响应速度快
² 可测瞬时流速、平均流速
² 内置滤波算法，测量线性，流速检定曲线不易变化
² 无机械转动部件，不存在泥沙堵塞和水草缠绕问题
² 探头坚固耐用，不易损坏，操作简便
² 采用具有先进测量技术及流量计算方法

测量原理	声学多普勒连续测量（速度面积法流量计算）
流速	测量范围	精度	分辨率
流速	0.02~10m/s（量程可配置）	±0.5%	1mm
水位	测量范围	精度	分辨率
水位	0.1~10m	±1cm	1mm
水温	测量范围	精度	分辨率
水温	-10~60℃	±1℃	0.1℃
流量	测量范围	精度	分辨率
流量	0.001~99999m³/h	±2-3%（视断面形态）	0.001 m³/h
基本参数	电源电压	功耗	频率
	7.2~24VDC	≤65毫安（工作模式） ≤20（6.5）毫安（待机模式）@12VDC供电	600K/1M/2M（可定制）
	通讯接口	线缆	外壳材质
	RS485 Modbus协议	4芯屏蔽信号线	ABS/铝合金/不锈钢
	工作温度	防护等级	尺寸
	-30~100℃（不结冰）	IP68	140×55×25mm（L×W×H）

一体化多普勒流量计的测量原理是以物理学中的多普勒效应为基础的根据声学多普勒效应，当声源和观察者之间有相对运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比。在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起与声源有相对运动的“观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收据。发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速，进而可以得到流体的流量。因此，超声波多普勒流量测量的一个必要的条件是：被测流体介质应是含有一定数量能反射声波的固体粒子或气泡等的两相介质。这个工作条件实际上也是它的一大优点，即这种流量测量方法适宜于对两相流的测量，这是其它流量计难以解决的问题。因此，作为一种极有前途的两相流测量方法和流量计，超声波多普勒流量测量方法目前正日益得到应用。

4 仪器的安装

4.1 渠道内安装条件和位置

1）由于多普勒法流速测量受流体中气泡等因素影响较大的特性，传感器安装位置需满足峰值流速时该处流体平稳的条件。自然河道，渠道多以距上游5倍于河道、渠道宽度的位置，距下游3倍于水道、渠道宽度的位置为最低要求，对应20 倍，5倍宽度的位置为宜。

2）在河流、渠道上测量，只需最低液位超传感器以上10厘米，即可测量。

3）标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。

4）多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。

5）标配型号可测最大流速为6.0米／秒，可定制满足12.0米／秒的需求。

6）若安装位置紊流现象严重，在缺少率定数据支持的情况下可能会对测量结果产生较大误差。建议选取流体平稳流动位置（需考虑流量峰值，流体内固体杂质等因素）部署传感器。

7）传感器垂直安装位置以避免渠底泥沙沉积物掩埋，水生植物缠绕和石头碰撞等情况的原则下尽量靠近渠底，同时需考虑液位高度。距渠底10厘米至25厘米为宜。

8）传感器需水平安装。

9）传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向相反。

超声波多普勒流量计安装位置的上游要有渠道宽度20倍的直渠道，下游要有渠道宽度5倍的直渠道。

有些现场因为实际渠道条件限制，造成安装地点上游达不到20倍的直渠道，下游达不到5倍的直渠道。最低要求是上游5倍的直渠道，下游3倍的直渠道。

如下图实例：因为在山区，多为弯渠，达不到标准的上游直渠道要求，在这个点安装实际流速是0.90～0.95米/秒，测量出来的值是0.65～0.80米/秒。

如果安装在闸门下游(最少要30倍以上的直渠道)，特别要注意观察水面情况，是否平稳。

如果传感器安装地点离开闸门的距离已经有30倍的渠道宽度，但是水面还是不平稳，那就需要加大传感器距离闸门的距离，直到水流平稳为止。这个距离没有限制，可能是60倍的渠道宽度，80倍的渠道宽，直到水流平稳为止。

确定安装高度：

探头距渠底的理想高度为100mm—250mm，具体要根据渠道的最低水位确定。

传感器应尽量安装于靠近渠底，如果渠底有很多沉淀物、淤泥、水草或者有石头会滚动，可以抬高安装位置，避免被沉积物与水草覆盖探头，或者被石头冲击探头，造成探头损坏。

20米以下宽度的渠道，如果是矩形渠道，是安装在整个渠道宽度的15-20%处。因为安装在这个位置，最接近整个渠道水平方向上的平均流速。梯形渠道安装：传感器安装在斜坡和底边交界处，又叫做“坡脚”处。同时要满足：传感器低于最低水位以下10厘米。4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置

1）管道内安装，只要最低水位超过传感器以上10厘米，管道内径≥300毫米就可以测量。不要求满管，非满管状态下也可以测量。也要选择水流平稳的地方安装，安装位置的上游要有管道内径20倍的直渠道，下游要有管道内径5倍的直渠道。

2）要选择水流平稳的地方安装，水流不平稳的地方，测量不稳定，误差会很大。会出现两种情况，第一：数据上下波动大；第二：测量数据比实际偏小；

3）要考虑管道内沉积物和淤泥的情况，如果有淤泥，传感器要避开淤泥。对于上游来的垃圾或者漂浮物，要在上游渠道上做格栅来过滤，格栅距离

传感器要有管道内径5倍以上距离。

河道内安装条件和位置

1）对于较宽的河道，比如：自然河流、大型水库的泄洪渠、大坝下的船舶航道、水电站的泄洪道，从两个岸边到中间的流速相差很大，如果要测量流量就更加复杂了，因为不同位置流速不一样，流量也不一样。

2）在这种情况下，除了要满足渠道内安装的条件外，一般需要多个点采集流速数据。最少需要3个传感器，在河岸两边和中间各装一个。

3）比如把一个30米的河道平均分为10等分。

4）要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。

5）要确定现场测量点是否适合安装，有不少自然的河流，用支架安装很难，为了安装传感器，甚至要动用挖土机来做堤坝阻挡水流，形成方便施工的场地，这种情况下，就要考虑使用非接触式的河道流量计来测量了。

4.4 传感器安装步骤

1）安装固定支架，确保在最大流速2倍的条件下还可以稳定可靠固定。

2）传感器跟安装底座固定。

3）传感器电缆穿管布线，所有保护管都要固定好，在水中的保护管每0.5米最少要有1个卡子固定。传感器背后出线口要做特别保护和固定，保证水流的冲击力被保护管接收到，传感器出线不会受力。

否则时间长了，传感器出线会断裂！！！

4）通过笔记本电脑发送指令查看测量数据

5）如果跟实际流速接近，就可以把外部通讯线与现场的采集仪主机或者其他接收设备连接。

6）清洁传感器上附着的杂物。

4.5 传感器线缆保护

1）传感器的出线必须要用PVC、PE、PR、镀锌管等来保护，避免水流长期冲击造成电缆开裂、脱出，或者被异物碰撞后划伤或者割破。在保护管的保护下，线缆沿着渠道底部或者渠道内壁由传感器下游方向引出水面。

2）传感器背后出线处，因为在水中，会被水流长期冲击，需要做保护管，然后固定起来。由保护管来承受水流的冲击力。如果由线缆来直接被水流冲击，可能会造成断线、电缆外皮被磨烂等情况。

3）传感器所自带的一段通信电缆线内有通气导管，因此注意不得将其弯折。当通信电缆线引出水面后，可接普通的电缆线，此时应使通气导管开口方向朝下，防止水及异物进入通气管，或者堵塞通气管。

4）接传感器上的485或者12VDC电源的电缆，485和12VDC的线缆必须分开用两根2芯屏蔽电缆连接。

5）不要人为拉扯、甩动电缆，也不要撞击传感器壳体。不要把连接电缆作为承重线，用连接电缆来悬挂重物。电缆必须是固定在渠道的水泥壁上，不能晃动。

6）供电只能用电池供电，或者太阳能供电。如果使用220VAC等市电供电，要用线性电源来转化为12VDC直流电，不能使用开关电源。

7）对于流速≥1.0米/秒的现场，安装支架强度要加强到现有支架强度的3倍以上，保证激流不会冲走或者冲坏支架。并且要在水平方向上做斜撑，以支撑传感器不会被水流冲击造成移动、抖动、飘移。

8）在需要延长电缆的情况下，导气电缆只要保证他不会进水，不会折弯，不会被堵塞就可以，要考虑到天气湿度大情况，气温低凝露的情况。12VDC供电电缆可以延长到200米，要使用0.75平方毫米的两芯电缆。485输出的电缆可以延长到200米，要使用0.75平方毫米的两芯屏蔽电缆。