腾泰超声波明渠流量计的工作原理及安装使用说
来源：江苏腾泰仪表科技有限公司
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发布日期：2021-06-21
超声波明渠流量计一般由一台流量显示仪、一台流速计、一台液位计组成；也可由一台流量显示仪、*多四台流速计、一台液位计组成的多点流速测量的明渠流量系统。 超声波明渠流量计适用于水库、河流、水利工程、城市供水、污水处理、农田灌溉、水政水资源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量测量。超声波明渠流量计品种很多，常见的有堰式明渠流量计和槽式明渠流量计两大类。超声波明渠流量计除圆形外，还有U字形、梯形、矩形等多种形状。超声波明渠流量计的设计原理是基于超声波在介质中的传播速度与被测介质的平均流速和声波相同的几何原理关系。超声波明渠流量计属于非接触型装置，可以在开放的广阔流域与超声波水位计联合使用，对流体不会产生干扰和阻力，因此它被**应用于明渠流量的测量。
二、超声波明渠流量计的工作原理和分类
超声波明渠流量计的工作原理：超声波明渠流量计的液位计应与计量槽配合使用，超声波探头安装在计量槽的上方，计量槽把明渠内水流量的大小换算成液位的高低，流量计测量并记录计量槽内的水位，通过对应的水位流量关系计算出流量[1]。常用超声波明渠流量计的分类：
①便携式超声流量计。具有非接触式测量方式、体积小、携带方便的特点；电子手簿的用户界面简单，使用方便；现场可以进行打印；配备铝合金防护，方便在野外恶劣环境使用。
②插入式超声波明渠流量计。采用陶瓷传感器，使用专用的安装钻孔装置进行安装。一般采用单声道测量，为了提高测量精度，可以选择三声道测量。非常大的优势是可以在不停止生产的情况下进行安装和维护。
③管段式超声波明渠流量计。安装时需要切开管路进行超声流量计的安装与调试，后期进行维护时不需要停产。传感器可以选择单声道和三声道两种模式进行测量。3超声波明渠流量计在污水计量中的特征我国污水处理厂中使用的“明渠”是指污水在管道里流动时具有自由表面的非满管状态下的流动水路。由于污水管道“暗渠”中液体也是自然流下的，也是属于“明渠”的范畴。对于“明渠”这类水流，在进行流量测量时，不能使用常规的全管流量计。
三、超声波明渠流量计特点
1、可测量非满管流量；
2、可测量渠道流量；
3、可测量天然的河、溪流量；
4、可测量污水排放渠道或管道（下水道）流量；
5、可测量正向和反向流速和流量；
6、可提供瞬时流量值和累计流量值；
7、输出信号：RS485、Modbus、4-20Ma电流信号和多路开关量；
8、传感器可在恶劣的现场和污水水质下长期工作；
9、可选配短信或GPRS无线模块实现远程遥测；
10、传感器外壳为聚碳酸酯，防护等级IP68；
11、内置自动温度补偿；
12、盲区可调节，屏蔽探头附近干扰信号；
污水处理厂的污水中含有各种杂质和其他有机成分，虽然在排放前已经过水质净化处理，但是如果经过长时间与水介质直接接触的流量计，难免会造成流量计内部出现结垢或腐蚀状况，从而影响测量工作的顺利进行。污水计量中，污水处理厂的污水排放测量仪器是环保部门监测数据的关键装置，它必须具备以下特征。
（1）污水排放的测量仪器必须是一种非接触式测量仪器。污水中含有污垢和腐蚀性物质，会使测量仪器在工作时受到腐蚀，只有在非接触式测量的情况下，才可以保证计量计的物理性质和化学性质不受到影响，从而保证测量数据的***度和一致性。
（2）仪器仪表具有结构简单、体积小、易于安装及功耗低的特点，超声波明渠流量计是非接触式仪器，可以测量污水流量的范围广，不受污水中污泥、气泡和水位变化的影响，并且不会对水流产生阻力。
（3）感测装置装在污水管道外部，无需截断管道，可以根据实际需要将它移动到任意地点进行测量，它只有测量量程宽、价格适中的优点，所以使用**[3]。
4、超声波明渠流量计在安装和使用过程中的注意要点
虽然采用超声波明渠流量计给计量污水流量带来了很大的便利，但是由于超声波和电子测量仪器本身固有的弱点，如易受温度、辐射等的影响，如果不能正确安装和使用它，就会严重影响测量***度和仪器的使用年限，因此在安装和使用超声波明渠流量计的过程中应注意以下要点。
4.1安装及使用中应注意的事项
根据超声波明渠流量计在工作运行中的特点，在安装和使用过程中应特别注意以下几点。
4.1.1安装堰槽应规范
超声波明渠流量计在计量时必须使用量水堰槽，在明渠上安装量水堰槽后，必须按照规范使流量与液位建立对应关系。根据渠道内水的流态及渠道内流量的大小选择量水堰槽的类型：当所测水流的流量小于40L/s时，采用直角三角堰；当水流的流量大于40L/s时，采用巴歇尔槽；当水流流量大于40L/s
且明渠的水位落差较大时，采用矩形堰（如图1所示）。
4.1.2超声波探头按要求设置
超声波探头在明渠安装时应按规范要求进行设置。在安装探头前，一定要将探头和支架安装牢固，不能有丝毫松动。一旦探头安装后出现松动，就会使水面上的基准点发生变化，进而影响测量的准确性。在安装探头时，应与水准面保持垂直，不能出现倾斜；测量水量时，三角堰和矩形堰的位置需要安装在堰板的上游，与堰板位置的距离大致等于非常大过堰水深（非常大过堰水深：流量非常大时对应的水流液位值）的3～4倍；巴歇尔槽的安装位置在进口收缩段1/3的位置。
4.1.3计量计主机的安装及其水位校核
计量计仪表主机应安装在无腐蚀性气体并且通风良好的室内。因特殊情况必须安装在室外时，应该对计量计的仪表箱进行防护。初次使用仪器，需要将工程实际参数输入主机，确认探头型号、设置声速、信号类型和相应堰槽种类，必须正确设置仪器的水位流量表[4]。当计量计仪器**完成安装并检修后，如果需移动探头，必须先对仪器的液位进行核准。液位检校时
应设置实际液位和零点两个检校点：利用满足精度要求的直尺、测距仪等测量工具，在堰槽中充入适量的水，校准仪表的示值是否等于量水堰槽液位；检校当量水堰槽内的水位为零时，计量计的液位是否也为零；液位检校的目的就是为了保证量水堰槽内的实际水位与仪表测量的液位值保持一致。
4.2.1选择探头探测位置
超声波明渠计量计在上游时直管段长度应大于10D，如果安装在上游时，有弯头管道应确保至少有30D的直管段长度；计量计安装在下游时，直管段的长度不应小于5D；安装探头时尽量保证两个探头在同一轴线上并保持水平，为了保证探头和管壁之间没有缝隙，应该尽量使用厂家配套的专用偶合剂，过多或过稀的耦合剂都有可能导致测量结果不准确[6]。
4.2.2在流量计前端安装不锈钢直管
由于污水水质较差，普通碳钢的管道内壁在计量过程中容易结垢，从而影响所接收信号的精度，因此根据污水计量的特点，可以在计量计探头的前端加装1根长度为1m左右的不锈钢直管，既可以保证非常大的接收信号强度，又可以确保壁厚的精度，从而保证测量的准确性。
4.2.3定期清理测量管内的污垢
由于污水计量管在长期使用过程中管内壁很容易结污垢，严重影响超声波信号的接收，因此在污水计量时，为了保证声波流量计测量管道流量时数据的准确性，应按时将污水计量管拆下来清洗，非常大限度地减少由计量计管道内壁结污给测量带
来的影响。
四、超声波明渠流量计应用
在许多非满水、大流量（或小流量），自然流动的自由水面状态下测量流体的流量，谓之明渠流量检测。由于明渠流量较大或较小，流体中往往会有一定的腐蚀性或夹带一些杂质，使用一般的管道流量计检测流量是很困难的。例如工业企业排水、医院废水、农业灌溉用水、城市地下水道排水等领域中，明渠流量检测尤其是超声波非接触式明渠流量仪为**的流量检测仪器。
超声波明渠流量仪与相应的巴歇尔槽配用，利用超声波在空气中的传播规律来测量液位高度，并不断把液位信息传输给主机，主机通过运算系统，自动测出瞬时流量和累计流量并存储。本仪器采用国际**技术与流体不接触即可完成流量检测，并具有完善的液位测量功能，控制功能，数据传输功能和人机交流功能。本机是集超声波收发传感器，伺服电路、温度补偿传感器和补偿电路单元、积算主机、显示器、控制信号输出及串行数据或模拟量输出单元为一体的流量测量仪器。
在工业现场，测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。流量计是工业测量中*重要的仪表之一。 随着工业的发展，对流量测量的准确度和范围要求越来越高，为了适应多种用途，各种类型的流量计相继问世，**应用于石油天然气，石化化工，水处理，食品饮料，制药，能源，冶金，纸浆造纸，和建筑材料等行业。
四、超声波明渠流量计安装方法
1、安装量水堰槽
使用超声波明渠流量计测量流量，在明渠上必须要有量水堰槽。
2、安装超声波明渠流量计探头
探头要安在探头支架上。探头在渠道上的安装位置要符合量水堰槽的要求。一般三角堰、矩形堰要安装在堰板上游，距离堰板相当于*大过堰水深的3～4倍（*大过堰水深是指，流量刚好等于零时液位为零，流量增到*大时对应的液位）；巴歇尔槽在进口收缩段的1/3位置。
安装探头时，校正棒要朝下。探头和支架固定要牢靠，不能活动。探头一旦活动，水位基准点就变化了，影响测量的准确度。探头要垂直对准水面，不能歪斜。
由于探头发出的超声波有一定的张角。安装探头时，注意不要使声波传播的路径上有多余反射面。
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