HL-602,HL-602F 巴歇尔槽明渠流量计

巴歇尔槽明渠流量计

超声波明渠流量计采用超声波以非接触的方式测量明渠堰槽内的水位高度，再由微处理机自动计算出对应的流量值，测流量时，液晶显示瞬时流量及累计流量，测液位时则显示液位及上下线报警指示，数字存储器为EEPROM，停电时仪器内数据不会丢失，超声波明渠流量计还配有专门为石油、化工部门设计的防爆型探头，以满足石油、化工等部门防爆区污水流量的测量要求【防爆等级EX ia（d）iaⅡBT4】，特别适用于含油废水的流量计量。

我们可以为用户提供明渠流量计配套的巴歇儿槽、三角堰、矩形堰、显示表头，或为用户免费设计堰板尺寸，为了*大程度的保证仪表的测量精度、降低用户调试的难度，请选择本公司生产的堰槽（堰板）。

技术参数：

·测量精度：流速±0.5% 、水位±0.5% 、系统±1.5%

·功耗：LKW(一点测速)

·电源：DC12V/24V,AC220V

·测量范围：流速0.02-10m/s

·渠宽0.5-30m

·渠深0.5-20m

·累积流量显示*大值：9999999999

·瞬时流量显示*大值：999999

·水位显示*大值：9.999

配套巴歇尔槽、三角堰、矩形槽

1.巴歇尔槽

材质：PVC、玻璃钢、不锈钢可选，流量越大，相应增加壁厚。

注意事项

·巴歇尔槽的尺寸与渠道安装有关，请用户根据现场情况而定。

·巴歇尔槽的中线要与渠道的中线重合,使水流进入巴歇尔槽不出现偏流。

·巴歇尔槽通水后，水的流态要自由流，巴歇尔槽的淹没度要小于规定的临界淹没度。

·巴歇尔槽的上游应有大于5倍渠道宽的平直段，使水流能平稳进入巴歇尔槽，即没有左右偏流，也没有渠道坡降形成的冲力。

·巴歇尔槽安装在渠道上要牢固，与渠道侧壁、渠底连结要紧密，不能漏水，使水流全部流经巴歇尔槽的计量部位，巴歇尔槽的计量部位是槽内喉道段。

巴歇尔槽明渠流量计在线测量准确度的试验与分析:

明渠流量计是利用明渠的水利特性，通过测量液体的液面高度，再经过微处理器运算得到流量值的一种用于明渠流量测量的仪表。明渠流量计中包含的各种堰槽，其中巴歇尔槽以其精度高、测量范围广、水头损失小以及固态杂质不易沉积等优点被广泛使用。文章依据相关国家标准，设计了巴歇尔槽明渠流量计在线测量准确度的试验，根据各个影响量的试验结果，分别对流量测量准确度的因素进行了评估和分析，初步得出了各影响量与带来的测量误差之间的关系。

1 测量误差来源分析

1.1 结果影响因素分析

(1)巴歇尔槽的尺寸。若被测明渠流量计的尺寸符合JJG 711—1990明渠堰槽流量计中的附录表9-2中的规定，则巴歇尔槽水位-流量的转换符合以下关系[2,3,8]:

式中:b为喉道宽度，m;ha为实测水头，m。

由此可知，由于被测巴歇尔槽明渠流量计的尺寸并不能*符合上文中所述的标准尺寸，从而导致测量结果出现较大误差。

(2)安装要求。首先，巴歇尔槽中线应与槽前行进渠道中线重合;其次，行进渠道长度应大于等于5倍行进渠道宽度D;*后，上游进口护底长一般为4hmax;下游护底长度为(6～8)hmax，其中hmax为*大水头。

(3)观测点要求。观测点在进口段La=2/3L1处，L1为进口段边墙的长度。此外也可以设置静水井，直接测量静水井中水位[2,3,4,5,6,7]。

1.2 误差来源总结

综上所述，实际应用中巴歇尔槽明渠流量计误差来源总结如下。

(1)巴歇尔槽几何尺寸。主要影响因素为喉道宽度和进口、出口两侧边墙与纵轴线夹角。

(2)实测液位准确度。主要来源是仪器零点值的准确度以及液位计测量的准确度。

(3)液位测量重复性。该误差主要是因水流不平稳而导致，影响试验时重复测量读数的稳定性。经前人研究可知在水流不平稳的情况下安装静水井可有效提高读数的稳定性。

(4)观测点。由于巴歇尔槽喉道段的底部相对于进口段有相对的降低，因此会导致进口段水头的降低，而若观测点位置与标准要求不符，则会导致液位测量产生误差，从而影响*终结果。

(5)水位-流量转换误差。该误差主要来自于二次仪表的转换过程。流量计生产厂家在软件系统进行换算时，由于数据存储精度不一的问题而造成流量计显示值的误差[1,7]。

2 试验设计

2.1 试验内容

根据误差来源分析和实际对使用中的Parshall槽调查的结果，设计了以下试验。

(1)喉道宽度试验。标准4号槽的喉道宽度为152 mm，根据调查结果可知，以4号槽喉道宽度152 mm为标准的被测槽喉道宽度范围为*小141 mm，*大为161 mm。选取140～162 mm为试验范围，以152 mm为中心，每4 mm一组，140、144、148、152、156、160、162 mm共7组试验，由于164 mm水槽不属于4号槽所以该试验*大一组选择了162 mm。

(2)行进渠道试验。在过去的检定数据中，对行进渠道的宽度都进行了测量及记录，但由于大部分情况下行进渠道过长而不便测量，又明显可知其长度足够提供槽内测量的整流作用，所以并未记录行进渠道的长度。因此根据JJG 711—1990中对行进渠道长度的规定:行进渠道长度应大于等于5倍行进渠道宽度(D)，即大于5D，所以可以对行进渠道试验内容进行选择:6D、5D、4D、3D、2D共5组试验。

(3)观测点试验。JJG 711—1990中规定观测点在进口段La=2/3L1处，但在实际调查中发现在很多明渠流量计使用过程中，液位计的安装位置都在1/2L1处，因此有必要对该种观测位置的测量情况进行分析，为了尝试找出观测位置的规律，所以选择观测点位置为1/3L1、1/2L1和2/3L1三组进行试验。

(4)进口夹角试验。标准4号槽的进口夹角为11°，根据调查结果可知，以4号槽进口夹角11°为标准的被测槽进口夹角范围为*小8°，*大为14°，但由于14°时翼墙长度不满足标准中要求，因此选取9°～13°为试验范围，以11°为中心，每1°一组，9°、10°、11°、12°、13°共5组试验。

(5)出口夹角试验。同进口夹角试验，选取9°～13°为试验范围，以11°为中心，每1°一组，9°、10°、11°、12°、13°共5组试验。

2.2 试验系统介绍

根据试验场地的明渠检校系统的情况在其之上设计本次试验的明渠流量计系统。本次试验将巴歇尔槽安装于该明渠的尾部，巴歇尔槽配备净水井，静水井上配备液位计作为标准液位值。其次巴歇尔槽进口段上方安装对比用液位计直接测量槽内液位作为对比液位值并配以其对应的二次仪表。控制室的流量显示器作为标准流量值。图1为试验系统示意图。

3 试验数据处理与分析

3.1 喉道宽度试验

本系列试验每组试验取标准4号槽*大流量值的25%、50%、75%三个流量点进行测量，每个流量点进行6次连续重复试验，为保证测得流量值的稳定，每次重复试验待各个仪表读数稳定后再进行为时3 min的持续试验，每分钟记录60个液位值或流量值。

每次重复试验记录的原始数据均包括:磁致伸缩液位计液位;超声波明渠流量计液位、超声波明渠流量计瞬时流量以及超声波明渠流量计累计流量;电磁流量计(标准表)脉冲信号的脉冲个数。根据JJG 771—1990标准中规定的液位-流量转换关系:

可将液位值转换为瞬时流量，并积分计算出累计流量。超声波明渠流量计的液位及瞬时流量、累计流量均由其专用的二次仪表进行水位-流量转换;电磁流量计的累计流量值为脉冲个数与仪表的脉冲当量相乘的结果。

根据试验数据拟合得出喉道宽度改变与其造成的磁致伸缩液位计的流量测量值误差之间的函数关系:

式中:R2为拟合曲线的决定系数;e'1Z为喉道宽度试验的转换误差;ed为喉道宽度的相对误差;

喉道宽度改变与其造成的超声波液位计的流量测量值误差之间的函数关系:

式中:e″1S为喉道宽度试验中流量测量的综合误差。

3.2 行进渠道试验

本系列试验与喉道宽度试验相同，共有5组对应的行进渠道试验，分别为6D、5D、4D、3D、2D(D为行进渠道宽度)，采用与喉道宽度试验相同的预处理方式处理数据，得到行进渠道试验各仪表累计流量值。由于行进渠道长度的改变会影响液面的稳定性，从而导致液位测量的波动，以至于流量测量结果产生误差。静水井可以将槽内的波动与静水井隔离开，使静水井内的液面更加平稳，提高了流量测量的准确度。因此行进渠道试验中仅比较磁致伸缩液位计测量结果与超声波液位计测量结果的稳定性。

磁致伸缩液位计测量结果相较于电磁流量计流量的相对误差与超声波液位计测量结果相较于电磁流量计流量的相对误差计算方式与喉道宽度相对误差类似。由此可以得出行进渠道试验相对误差。

由试验数据结合图2可以看出，行进渠道的长度改变并未对安装在静水井内的磁致伸缩液位计的测量结果造成较大影响，而直接测量槽内液位的超声波液位计的各次测量结果却相差较大，因此行进渠道的长度会影响液面的稳定性，影响重复测量的数据从而导致误差的产生。而由于行进渠道前方的波动情况不确定，因此需要根据具体情况具体分析。

4 试验结论

本研究通过试验及数据处理得出了喉道宽度的改变量、进口夹角角度的改变量以及出口夹角角度的改变量与测量误差之间的函数关系。喉道宽度改变而引入的误差远大于进出口夹角改变而造成的误差。而且进口夹角的改变对测量结果的影响比出口夹角所带来的更大。其次，也比较了液面波动导致的重复测量误差对槽内和静水井内测量结果的影响。行进渠道的长度会影响液面的稳定性，使测量结果的重复性降低从而导致误差的产生。静水井的安装可有效提高测量结果的稳定性和减小因其他因素的改变而带来的相对误差。因此在渠道旁边设置静水井可以极大的提高流量测量的精度。但行进渠道长度对液面稳定性的影响也根据渠道前水流状况不同而有所改变，难以对其进行定量分析，因此建议在水流稳定性较差或行进渠道长度不满足标准要求的情况下，安装静水井以保证测量精度。