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明渠堰槽流量計(jì)

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產(chǎn)品價(jià)格: 0/人民幣 
最后更新: 2013-06-08 14:41:14
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    • 江蘇捷特儀表有限公司
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    產(chǎn)品詳細(xì)說(shuō)明

    明渠堰槽流量計(jì)產(chǎn)品介紹

    目前,市場(chǎng)上有各種流量計(jì)可供使用者選用。為了供、用水單位準(zhǔn)確計(jì)算供、用水流量和總量以及水費(fèi),選擇雙方認(rèn)可的計(jì)量?jī)x器很重要,也是防止或解決供、用水糾紛的基礎(chǔ)。但是,每種流量計(jì)都有使用時(shí)間和條件限制。當(dāng)流量計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),委托法定單位對(duì)儀器進(jìn)行鑒定,得出明確結(jié)論,尤為必要。本文以某水庫(kù)明渠為例,闡述了如何用流速儀法比測(cè)明渠流量計(jì),并得出了比測(cè)結(jié)論。

        1 明渠概況

        該明渠是韶關(guān)市某水庫(kù)供水給韶關(guān)某集團(tuán)公司的供水渠,明渠為寬、深1.O0m的正方形、混凝土三面光斷面。明渠堰槽流量計(jì)的上、下游無(wú)雜草和其它阻水物,渠道順直,水流穩(wěn)定并可認(rèn)為是均勻流態(tài)。

        2 流速儀測(cè)驗(yàn)情況

        按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行測(cè)驗(yàn),歷時(shí)6a(見(jiàn)表1)。為使測(cè)驗(yàn)達(dá)到較高精度,在明渠堰槽處上游10m、25m、300m、500m設(shè)置了4個(gè)斷面,采用L25-A3型流速儀、面積~流速精測(cè)法測(cè)流。斷面附近渠道順直,順直距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于渠寬的2~3倍,水流平穩(wěn),符合水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范規(guī)定的流態(tài)和條件。一般有5~6條垂線(xiàn),每條垂線(xiàn)2~3個(gè)測(cè)點(diǎn),每測(cè)點(diǎn)測(cè)速歷時(shí)均超過(guò)100s。

        表1 各年流量測(cè)驗(yàn)情況                                        單位:次

     

    年份
    1996
    1997
    1998
    1999
    2000
    2001
    合計(jì)
    堰槽處上游10m
    3
    1
    33
    13
    6
    5
    61
    堰槽處上游25m
    20
    25
    --
    --
    --
    --
    45
    堰槽處上游300m
    2
    --
    --
    --
    --
    --
    2
    堰槽處上游500m
    --
    --
    --
    --
    10
    --
    10
    合計(jì)
    25
    26
    33
    13
    16
    5
    118

        根據(jù)水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范的要求和流量原始記錄的分析,認(rèn)為118次流量成果正確、合理,可用來(lái)分析計(jì)算。作為比測(cè)流量計(jì)的依據(jù)。

        3 明渠堰槽流量計(jì)與實(shí)測(cè)的流量比較

        流速儀施測(cè)流量時(shí),記錄了相應(yīng)時(shí)段明渠堰槽流量計(jì)(以下稱(chēng)儀表)的平均流量對(duì)每測(cè)次計(jì)算儀表流量相對(duì)誤差,統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表2。

        表2 實(shí)測(cè)流量與儀表流量誤差統(tǒng)計(jì)

     

    項(xiàng)目
    儀表流量
    ≤實(shí)測(cè)流量
    儀表流量>
    實(shí)測(cè)流量
    誤差≤±10%
    ±10%<誤差
    ≤±30%
    誤差≥±30% 
    系統(tǒng)誤差
    最大負(fù)
    誤差
    最大正
    誤差
    測(cè)次次數(shù)
    87
    31
    102
    12
    4
    -3.0%
    -11.1%
    +19.4%
    累計(jì)頻率
    73.7%
    26.3%
    86.4%
    10.2%
    3.4%

        表2表明118次流量中有73.7%儀表流量比實(shí)測(cè)流量偏小,儀表流量系統(tǒng)偏小,最大偏小-11.1%。但儀表流量有86.4%誤差小于±10%,有較高精度。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),流量越小,儀表測(cè)量值偏差越大。將計(jì)算流速儀實(shí)測(cè)流量和儀表流量進(jìn)行相關(guān)分析,相關(guān)系數(shù)為R2=0.9798,回歸方程為:

        Q計(jì)=1.119×Q顯-0.166      (1)

        式中Q計(jì)為計(jì)算流量,m3/s;Q顯為儀表流量,m3/s。

        方程(1)使用范圍是水位0.28~0.95m,儀表流量0.17~2.41m3/s。對(duì)方程(1)作誤差統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表3。

        表3 計(jì)算流量與儀表測(cè)量流量相關(guān)分析誤差與統(tǒng)計(jì)

     

    項(xiàng)目
    儀表流量
    ≤實(shí)測(cè)流量
    儀表流量>
    實(shí)測(cè)流量
    誤差≤±10%
    誤差>±10%
    系統(tǒng)誤差
    最大負(fù)
    誤差
    最大正
    誤差
    測(cè)次次數(shù)
    65
    53
    106
    12
    -0.6%
    -10.9%
    +12.3%
    累計(jì)頻率
    55.1%
    44.9%
    89.8%
    10.2

        由表可見(jiàn),通過(guò)簡(jiǎn)單相關(guān)轉(zhuǎn)化后,儀表流量精度大幅度提高,系統(tǒng)誤差由-3.0%提高到-0.6%,誤差小于1O%的累積頻率由86.2%提高到89.8%,誤差和流量大小無(wú)關(guān),即無(wú)論流量大小,誤差呈隨機(jī)分布。

        4 水位流量關(guān)系分析

        為率定渠道水位流量關(guān)系,點(diǎn)繪堰槽上游1Om處(此處水位與儀表記錄水位相同)水位流量關(guān)系圖,發(fā)現(xiàn)水位流量關(guān)系良好。水位流量關(guān)系回歸方程如下:

        Q計(jì)=2.8497×Z1.8922       (2)

        方程(2)適用范圍是水位0.28~0.95 m、流量0.17~2.55m3/s。誤差分析見(jiàn)表4。

        表4 堰槽上游1Om處水位流量關(guān)系(流量>O.20m3/s)誤差統(tǒng)計(jì)

     

    項(xiàng)目
    誤差≤0%
    誤差>0%
    誤差≤±10%
    誤差>±10%
    系統(tǒng)誤差
    最大負(fù)誤差
    最大正誤差
    測(cè)次次數(shù)
    56
    56
    111
    1
    0.1%
    -8.3%
    +9.2%
    累計(jì)頻率
    50%
    50%
    99.1%
    0.9%

        水位流量關(guān)系曲線(xiàn)精度很高,99.1%流量誤差小于等于±1O%,最大正誤差只有+9.2%,最大負(fù)誤差為-8.3%,系統(tǒng)誤差為0.1%。水位流量實(shí)測(cè)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差為4.21%,曲線(xiàn)無(wú)系統(tǒng)偏離,符合規(guī)范要求。所以水位0.28~0.95m,流量0.17~2.55m3/s可用方程(2)推算流量。

        5 儀表內(nèi)置水位流量關(guān)系分析

        因?yàn)闆](méi)有儀表內(nèi)置水位流量關(guān)系,根據(jù)記錄的儀表流量和堰槽處水位建立水位流量關(guān)系。水位流量關(guān)系非常好,各點(diǎn)均勻分布于曲線(xiàn)附近,誤差很小,無(wú)系統(tǒng)偏離,水位流量關(guān)系方程如下:

        Q=2.6514×Z1.6540                    (3)

        方程(3)適用范圍為水位0.28~0.95 m,流量0.17~2.55m3/s。

        6 實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系與儀表內(nèi)置水位流量關(guān)系比較

        為了從理論上分析儀表流量相對(duì)于實(shí)測(cè)流量的偏離情況,可設(shè)如下不等式組:

        2.6514×Z1.6540>2.8497×Z1.8922    (4)

        且0.28≤Z≤0.95

        解不等式組(4)得

        0.28≤Z<0.74               (5)

        儀表誤差為

        Er=1-0.90× Z-0.2382        (6)

        當(dāng)水位在[0.28,0.74]、流量在[0.17,1.61]時(shí),儀表流量大于實(shí)測(cè)流量,誤差隨著水位減小按指數(shù)規(guī)律(6)逐漸偏大,誤差區(qū)間為[O%,25.9%];當(dāng)水位在[0.74,0.95]、即流量在[1.61,2.55]時(shí),儀表流量小于實(shí)測(cè)流量,儀表流量誤差隨著水位增大按指數(shù)規(guī)律(6)逐漸偏小,誤差區(qū)間為[-5.9%,0%]。

        7 明渠堰槽流量計(jì)檢定分析

        該儀器原理是在堰槽上置一部超聲波測(cè)量水面(深)的設(shè)備,配合已編好程序(水位或水深~流量關(guān)系方程)的計(jì)算機(jī),使瞬時(shí)測(cè)出的水位(深)利用計(jì)算機(jī)立即顯示為流量。通過(guò)水力學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定出堰槽過(guò)水?dāng)嗝嫠唬ㄉ睿┡c流量的關(guān)系,利用測(cè)出水位(深)換算為流量。其優(yōu)點(diǎn)是每日24h任何時(shí)候都可以用超聲波測(cè)量水位(深)并利用內(nèi)置程序顯示流量并儲(chǔ)存,前提條件是一定要用該流量計(jì)指定規(guī)格的測(cè)流堰槽及其對(duì)應(yīng)公式;缺點(diǎn)是整套超聲波、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均在野外進(jìn)行,使用條件和儀器設(shè)定可能不一致,而且電源質(zhì)量也不一定能配合。此外,測(cè)流堰槽的建造是否符合設(shè)定公式,必須與實(shí)測(cè)流量比較后才能投入正常運(yùn)行。

        實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系是用國(guó)標(biāo)規(guī)定的方法,測(cè)出流速和過(guò)水面積,計(jì)算流量,并測(cè)定相應(yīng)水位(深),建立水位(深)流量關(guān)系,利用水位換算流量。其優(yōu)點(diǎn)是直觀,渠道斷面變化可以迅速重新測(cè)定,不隨外界條件的變化而影響流量誤差的變化,不會(huì)發(fā)生計(jì)量的根本錯(cuò)誤,是驗(yàn)證和率定各種計(jì)量設(shè)施的基本依據(jù)。

        8 結(jié)論和建議

        該明渠堰槽流量計(jì)的內(nèi)置公式為Q=2.6514×Z1.6540。當(dāng)明渠水深小于0.74m時(shí),流量計(jì)流量大于實(shí)際流量,水深越小,偏大越多;當(dāng)明渠水深大于0.74m時(shí),流量計(jì)流量小于實(shí)際流量,水深越大,偏小越多。因此,該明渠堰槽流量計(jì)記錄的流量不能反映實(shí)際流量,計(jì)算流量時(shí),需要進(jìn)行修正,流量修正公式為方程(1)。但是,供水總量則還要根據(jù)實(shí)際供水時(shí)間才能正確計(jì)算。一般來(lái)說(shuō),流量計(jì)記錄的供水時(shí)間是可以接受的,所以,計(jì)算供水總量就相當(dāng)容易了。綜上所述,流量計(jì)使用和檢定應(yīng)該嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)建立、運(yùn)行,方能使流量計(jì)量客觀、準(zhǔn)確,防止或解決供用水糾紛。

        另外,供、用水單位為計(jì)算供用水總量及水費(fèi),務(wù)必選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)量?jī)x器,并注意使用條件。使用過(guò)程中,委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位對(duì)儀器進(jìn)行檢定尤為必要。就明渠堰槽流量計(jì)來(lái)說(shuō),檢定項(xiàng)目包括:

        (1)二次儀表誤差檢定;
        (2)堰槽過(guò)流狀態(tài),要求行近渠槽水流條件Fr≤0.5,并判斷自由出流或淹沒(méi)出流;
        (3)堰槽結(jié)構(gòu)尺寸(寬度、長(zhǎng)度)的不確定度;
        (4)行近渠槽長(zhǎng)度、行近渠槽中心線(xiàn)與堰槽建筑物中心線(xiàn)重合程度;
        (5)水位零點(diǎn)的不確定度;
        (6)水位流量轉(zhuǎn)換不確定度。
    本文來(lái)源:電磁流量計(jì)http://www.china-jtyb.com孔板流量計(jì)http://www.jsjhjt.net


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