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調(diào)水工程測流中超聲波流量計(jì)應(yīng)用分析
發(fā)布日期：2020-03-24 09:24:12 來源：山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心東營分中心 作者：王來印 瀏覽次數(shù)：
【導(dǎo)讀】： 摘要：超聲波流量計(jì)是電子技術(shù)和新材料技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，是一種全新測量儀器，與傳統(tǒng)測流方法相比，超聲波流量計(jì)具有測量精度更高、適應(yīng)性更強(qiáng)、自動(dòng)化程度更高等......
摘要：超聲波流量計(jì)是電子技術(shù)和新材料技術(shù)發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，是一種全新測量儀器，與傳統(tǒng)測流方法相比，超聲波流量計(jì)具有測量精度更高、適應(yīng)性更強(qiáng)、自動(dòng)化程度更高等優(yōu)勢，具有良好的發(fā)展前景。基于此，本文結(jié)合工程實(shí)例，在簡要闡述超聲波流量計(jì)原理和安裝調(diào)試方法的基礎(chǔ)上，分析了超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測流中的具體應(yīng)用。分析結(jié)果表明，合理應(yīng)用超聲波流量計(jì)，可有效保證測流精度，保證調(diào)水工程運(yùn)行的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，有利于實(shí)現(xiàn)無人值班或者少人值班，值得大范圍推廣應(yīng)用。
我國水資源匱乏，調(diào)水工程在維持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展中起著關(guān)鍵性作用，如何提升調(diào)水工程測流的精度，對緩解水資源匱乏壓力，提升水資源利用率等方面具有重要意義。傳統(tǒng)調(diào)水工程測流中，多采用流速儀，但流速儀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且長時(shí)間在惡劣環(huán)境運(yùn)行極易發(fā)生各種故障，不利于調(diào)水工程運(yùn)行穩(wěn)定性和智能化的提升。
超聲波流量計(jì)中融入了先進(jìn)的電子技術(shù)和材料技術(shù)，自動(dòng)化監(jiān)測、提升現(xiàn)場監(jiān)測精度方面具有顯著優(yōu)勢。基于此，開展超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測流中的應(yīng)用研究就顯得尤為必要。
1、工程概述
棘洪灘入庫泵站設(shè)計(jì)流量 23.0m 3 /s。棘洪灘水庫設(shè)計(jì)非常高蓄水位 14.2m，總庫容 1.58 億 m 3 ，相應(yīng)水面面積14.529km 2 ，設(shè)計(jì)死水位 6.5m，死庫容 4780 萬 m 3 ，相應(yīng)水面面積 13.66km 2 ，非常大調(diào)節(jié)庫容 1.104 億 m 3 ，向青島市日供水規(guī)模為 33.23 萬 t（凈日供水 30 萬 t）。本項(xiàng)目位于引黃濟(jì)青東營市境內(nèi)的預(yù)備河管理站，換能器安裝在倒虹閘前 200m水流平穩(wěn)處。
2 超聲波流量計(jì)原理與安裝調(diào)試
2.1 原理
一套完整的超聲波流量計(jì)由超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、電子線路、流量顯示、累計(jì)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)共同組成。超聲波流量計(jì)測流原理如圖 1 所示。
從圖 1 中可以看出，超聲波流量計(jì)測流的主要原理是：通過檢測流體流動(dòng)對超聲波造成的影響來對流量進(jìn)行測量，主要利用了時(shí)差法。先用換能器 1 發(fā)射超聲波，經(jīng)過渠道壁1、流體、渠道壁 2 后，被另一側(cè)的換能器 2 接收到。同時(shí)，換能器也同樣發(fā)射同頻率超聲波，經(jīng)過渠道壁 2、流體、渠道壁 1 之后，被換能器 1 接收。但由于流速的存在，使得二者接收的時(shí)間不同，存在一定的時(shí)間差，通過時(shí)間差，就可以獲知流速，從而到具體的流量值。
2.2、安裝調(diào)試
超聲波流量計(jì)安裝調(diào)整主要涉及以下內(nèi)容：
（1）換能器安裝。要先定位換能器安裝的具體位置，在調(diào)水工程渠道兩側(cè)精確定位適合換能器安裝的位置，多采用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行定位，保證換能器和調(diào)水渠中心線成 45°夾角。換能器安裝完成后，還要結(jié)合調(diào)水工程實(shí)際情況，確定安裝參數(shù)，如聲路長、聲路角、水位計(jì)高程等。
（2）主機(jī)安裝。超聲波流量計(jì)主機(jī)安裝的關(guān)鍵在于保證超聲波信號電纜和電源線能夠準(zhǔn)確連接。尤其是在信號電纜鋪設(shè)時(shí)，兩個(gè)端頭要做好標(biāo)記，避免發(fā)生錯(cuò)接和混接。
（3）系統(tǒng)調(diào)試。首先，輸入超聲波流量計(jì)實(shí)測安裝參數(shù)；然后，在調(diào)水渠道有水的情況下，通過流量計(jì)進(jìn)行自檢，檢查每個(gè)聲路的實(shí)際工作情況，在靜水狀態(tài)下檢查一次，動(dòng)水狀態(tài)下再檢查一次，保證靜水狀態(tài)下水流測值為 0，間接檢查流量計(jì)的準(zhǔn)確性；非常后，檢查超聲波流量計(jì)輸出參數(shù)，如果一切達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就可以正常使用。
3、超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測流中的具體應(yīng)用
3.1、應(yīng)用超聲波流量計(jì)技術(shù)規(guī)范
（1）超聲波流量計(jì)標(biāo)有“接地”標(biāo)示線路，要在其他設(shè)備之前連接。
（2）用于連接 RICTRL、RIMOUSTT 的電線和電纜必須適應(yīng)非常低 80℃的環(huán)境溫度。
（3）提供一個(gè)外部開關(guān)或斷路器，從而可以從電源起完全斷開設(shè)備電源。這個(gè)開關(guān)或斷路器應(yīng)安裝在設(shè)備附近 ,易于獲取，并且標(biāo)記為一個(gè)電源供電的分離器。設(shè)備必須以開關(guān)或斷路器不受阻的方式安裝。
3.2、RISONIC Modular 流量計(jì)的應(yīng)用要點(diǎn)
在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器上設(shè)置一個(gè)和 RISONIC Modular 流量計(jì)相互匹配的系統(tǒng)，本工程在應(yīng)用 RISONIC Modular 流量計(jì)時(shí)，
將其安裝在標(biāo)準(zhǔn) DIN 導(dǎo)軌上，取得了良好效果，具體情況如圖 2 所示。為 保 證 RISONIC Modular流量計(jì)運(yùn)行的穩(wěn)定性和測流進(jìn)度，在配置 RISONIC 模塊時(shí)，需要結(jié)合調(diào)水工程實(shí)際情況，正確合理的連接各項(xiàng)硬件設(shè)備，具體連接線路示意圖如圖 3 所示。為 保 證 RISONIC Modular流量計(jì)的應(yīng)用效果，需要嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行連接：
（1）連接 24V 電源到 RICTRL 電源上，將 RICTRL 電源連接到 RIMOUSTT 電源輸入。
（2）合理連接超聲波換能器。通過直徑為 16mm 2 的低阻抗線，連接 RIMOUSTT EARTH 到有效地。通過一根交叉線，如 RJ-45 連接 RICTRL 以太網(wǎng)界面 LAN1 到臺式電腦或是筆記本電腦，用另一根交叉線，將以太網(wǎng)界面 LAN2 連接到RIMOUSTT 以太網(wǎng)界面 LAN2。
（3）詳細(xì)檢查狀態(tài)指示燈的工作狀態(tài)，保證每個(gè)模塊都能正確供電和運(yùn)行。
3.3、同軸 / 雙層屏蔽電纜的應(yīng)用
在調(diào)水工程中應(yīng)用 RISONIC Modular 流量計(jì)時(shí)，可以選擇同軸電纜，也可以選擇雙層屏蔽電纜。其中，同軸電纜應(yīng)用在傳感器缺乏接地保護(hù)，通過壓力管道連接到保護(hù)地。或者 RISONIC Modular 流量計(jì)中所有的導(dǎo)體和換能器之間完全隔離的情況。同軸電纜連接時(shí)，要漏出大約 13mm 屏蔽層，如果是外折屏蔽層，則要漏出大約 10mm 芯線。連接芯線和屏蔽層到 RIMOUSTT 模塊上，具體如圖 4 所示。
3.4 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置時(shí)，要先對電腦中的網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行檢查，保證適配器處于正確配置狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)適配器連接到RICTRL 的 RICTRL 的流程如何下：非常好步，電機(jī)計(jì)算機(jī)“開始”按鈕，選擇打開控制面板，在開展面板中找到“網(wǎng)絡(luò)和共享中心”。第二步，選擇更改適配器設(shè)置，點(diǎn)擊屬性。第三步，選擇選擇“Internet Protocol Version 4 (TCP/IPv4) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議版本 4”，點(diǎn)擊“屬性”。第四步，選擇“使用以下 IP 地址”，進(jìn)入“192.168.1.10”作為 IP 地址和“255.255.255.0”作為子網(wǎng)掩碼。點(diǎn)擊“確定”，重啟您的電腦（如需要）。
3.5、標(biāo)準(zhǔn)模式中的系統(tǒng)配置
配置 RICTRL 應(yīng)用，推薦的方法是在標(biāo)準(zhǔn)模式中：標(biāo)準(zhǔn)模式中允許如下工作：選擇主測量中的應(yīng)用程序、配置次測量中的應(yīng)用程序、添加模擬和數(shù)字輸入 / 輸出、定義數(shù)據(jù)記錄任務(wù)。
4、結(jié)語
綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測流中的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，超聲波流量計(jì)測流精度、測流自動(dòng)化等方面有顯著優(yōu)勢。但在具體應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合調(diào)水工程的實(shí)際情況，合理選擇同軸 / 雙層屏蔽電纜，合理設(shè)置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行系統(tǒng)配制，才能發(fā)揮出超聲波流量計(jì)應(yīng)有的作用和價(jià)值，值得調(diào)水工程管理單位高度重視。
注明：淮安三暢儀表文章均為原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請標(biāo)明本文地址http://m.links-u.com/
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