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超声波多普勒流量计

更新时间:2019-11-22

简要描述:

超声波多普勒流量计,非满管流量计,河道流量计尽在厂家厦门精川,能够在渠道、河道中测量水的流速、流量,水位要比传感器高20厘米以上。

厦门精川超声波多普勒流量计产品简介

本产品是在自然水域或者渠道、管道中测量水的流速、流量的传感器。

流量计分为传感器、主机两部分,中间用电缆连接。

能够在渠道、河道中测量水的流速、流量,水位要比传感器高20厘米以上。

能够在管道、暗渠中测量水的流速、流量,水位要比传感器高20厘米以上,管道内径要≥500毫米。

非满管流量计工作原理
传感器有两个换能器,一个发射,一个接收。当传感器正对着水流方向,也就是逆流测量的前提下:
1.水流静止情况下,接收到的频率跟发射频率一样。
2.流速越快,接收传感器接收到的频率越快,会高于发射的频率。
3.流速越慢,接收传感器接收到的频率越慢,但是会高于发射的频率。
当传感器顺着水流方向测量的前提下:
1.水流静止情况下,接收到的频率跟发射频率一样。
2.流速越快,接收传感器接收到的频率越快,但是会低于发射的频率。
3.流速越慢,接收传感器接收到的频率越慢,但是会低于发射的频率。
从上面这个就可以通过硬件和软件计算出水流流速和水流方向。
安装使用时必须要将传感器正对着水流方向。

厦门精川河道流量计技术参数

结构:分体式;
测量种类:流速、流量、水深、水温
防护等级:IP68
用途:在线式测量
流速测量范围:标配是0.03m/s~5.00m/s(传感器以上水深:20cm);
              可以订做其他流速范围。
流速测量分辨率:1mm/s;
流速测量精度:测量流速的±2~4% ;
水深测量:0.02m~10.00m;分辨率:2mm 精度:±0.5%;
温度范围:0~60ºC;分辨率:0.1ºC;
流量范围:10升/秒~99999999立方米/小时
供电:电池供电,12VDC;
输出信号(电池供电):RS485;
RS485输出信号内容:流速、瞬时流量、累积流量、水位、温度
输出信号(外供电):4-20mA;
4-20ma输出信号内容:瞬时流量
传感器和变送器之间电缆长度:10米;
被测水道类型:管道,渠道,天然的溪流、河流;
液体酸碱度要求:PH值在6~8之间,对传感器无腐蚀性。
液体温度要求:0~50℃
液体压力要求:自然环境状态下,1个标准大气压
对于流量计供电是11~14VDC,供电电流250mA。
连续工作功耗:14V×250ma=14V×0.25A=3.50W。
配套软件:
数据采集系统   1套  低功耗GPRS无线数据采集和传输软件
综合管理系统   1套  低功耗GPRS无线数据采集服务器软件

厦门精川超声波多普勒流量计显示界面(同时按下向上键和向下键来切换这两个显示界面)

显示界面1:水位、瞬时流量、累加水量

显示界面2:水位、流速、截面积、电流、水温

默认开机界面显示:水位、瞬时流量、累加水量

1.5 产品实物图

图3 传感器图

图4 主机图

二、产品安装

2.1 渠道内安装条件和位置

①在河流、渠道上测量,只要最低水位超过传感器以上20厘米,就可以测量。

②流量计传感器标配的耐压是100Kpa,也就是10米水深。如果需要更大耐压需要订货前说明,最大可以做到耐压1000KPa,也就是100米水深。

③多普勒流量计适用于固体含量不大于20kg/m³的水质,同时水的流速≤5.0米/秒。

④多普勒流量计要选择水流平稳的地方安装,水流不平稳的地方,多数情况下是紊流,紊流条件下测量到的流速是跳动的,不稳定,误差会很大。

图5 水流平稳的渠道

⑤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。

图6  传感器安装点上游和下游直渠道要求

图7  传感器安装点上游和下游直渠道要求

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。最少要求是上游5倍的直渠道,下游3倍的直渠道,但是出现的问题是测量误差就加大了,这个误差具体有多少,跟现场工况有关,每个现场都不一样。

例如下图:因为在山区,都是弯道,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。

图8  传感器安装点上游直渠道达不到20倍的要求

⑥  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。

图9  闸门现场水流情况

下图就是实际安装位置,是离开闸门50倍渠道宽度的位置水流才平稳,在下图中红色圆圈位置安装。

图10  闸门现场安装在下游50倍渠道宽度的位置

⑦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。

⑧水平安装位置的选择

 

    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,较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20厘米。

⑨传感器要正对着水流方向

⑩ 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,格栅距离传感器之间要有5倍以上渠道的距离。
2.2  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20厘米,管道内径>500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,*: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。
2.3  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。
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。
比如把一个30米的河道平均分为10等分。

为了提高测量精度,可以采用安装5个传感器来实现。

②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高20厘米。
③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。
下面现场就是典型案例,四周没有可以安装支架的地方,最后动用大型机械做水中的围挡来帮助施工。

图19  周围没有支撑物的开阔河道

下图是有个矩形渠道,但是里面平时水很浅,并且不断有石头被水冲过来,传感器很容易被损坏。

图20  水位很浅并且有石头流过的渠道

2.4  渠道内现场安装支架及布线
特别提示:以0.20米/秒流速为标准,水流速度每增加一倍,对周围物体的破坏力会增加50-64倍!
①传感器在渠道内固定方式
以下安装,传感器后面的出线必须用PVC、PE或者镀锌管保护起来,不能让电缆因为水流冲击而受力,也不能让电缆挂上垃圾等漂浮物。
在可以断水的前提下,传感器可以固定于渠道底部。

图21 可以断水的渠道的安装

图22  贴在渠道底部安装

在有淤泥和堆积物的渠道内,要把安装的水泥台做高,让传感器可以高于堆积物,不容易被堆积物覆盖。

图23  有淤泥沉淀渠道的安装

图24  宽度为5米的渠道内安装图

2.4  管道内现场安装支架及布线

如果是管道内安装,可以不用断水,从管道顶部放支架下去固定。一般的管道在2000毫米以内,可以居中安装,传感器用支架固定在管道底部。支架要做成“L”型,传感器固定在“L”型支架的底部,深入管道内,传感器正对着水流方向。

下图是在一个直径1000毫米的污水排放管道内安装,传感器电缆从竖的镀锌管内通向主机:

2.5  河道内现场安装支架及布线
在河道内安装,也是通过侧面的支架来安装。

图26  在河道内安装

2.6安装注意事项
●传感器跟安装底座固定前,要在传感器上包上2毫米厚度或者更厚的软橡胶套,可以用汽车内胎来代替橡胶套,让传感器跟金属之间用橡胶套隔开。

图27  在传感器外包上2毫米厚度的橡胶皮

图28  用卡箍把包好橡胶皮的传感器固定在安装底座上

图29  把传感器固定在支架上

●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。
●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。
●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。
    连接传感器上的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。
●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。
●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。
●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。
●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。
2.7安装步骤
①先安装好固定支架,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,传感器出线肯定会断裂!!!
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485的线跟现场的RTU或者其他接收设备连接。
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。

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