浅谈超声波明渠流量计的现场检定

通过介绍超声波明渠流量计的原理，以巴歇尔槽为例，简述了检定方法，指出了检定过程中的注意事项。

0.引言

当前我国已进入市场经济发展阶段,市场经济体制的建立有力推动了经济发展,但计划经济时期粗放型发展方式所遗留的环境问题依然存在,并且情况不容乐观,政府对此非常重视。我国环境管理部门早在“十一五”规划时期就设定了主要污染物排放总量要降低10%的环保目标,2015年国务院又发布的《水污染防治行动计划》即“水十条”,污染物排放的准确计量在其中发挥了重要作用。当前,污水处理企业常用明渠堰槽流量计、电磁流量计和超声流量计三种准计量方式来计量经过处理的污水排放量,其中计量精度较高的是明渠堰槽流量计,该种计量方法操作简单便捷、安全可靠,并且能够在非接触条件下实现实时连续测量。明渠堰槽流量计由量水堰槽、液位计和积算仪组成。量水堰槽体积大,安装位置是固定的,不能灵活拆卸,因此只能现场检定明渠堰槽流量计仪器。随着科技的发展,明渠堰槽流量计现多为超声波明渠流量计,其测液位装置采用超声波液位计。本文以目前应用频率最高的超声波巴歇尔槽明渠流量计为例,对现场检定明渠堰槽流量计时的操作方法和技术要领进行重点解析,以期为同类技术项目提供参考依据。

1.工作原理

1.1巴歇尔槽安装在渠道内的歇尔槽，其缩口略小于比渠道的横截面积，所以只能根据堰槽几何尺寸确定渠道上游水位与流量之间的对应关系。此外，安装在不同渠道上的量水堰槽，其液位应该与流量保持一致。巴歇尔槽将流量转成液位，测量堰槽内水流液位就能获知堰槽的水位，再运用相应的转换公式即可求得实际流量。巴歇尔槽是一矩形横断面短喉道槽，其组成结构如图 1 所示。一般来说，喉道主要采用三种宽度尺寸：小型（b=0.076，0.152，0.228m）槽、标准型（b=0.25~2.40m）槽和大型（b=3.05~15.24m）槽。

1.2 超声波液位计

超声波液位计的测量原理是采用超声回波技术，当超

1.3 积算仪

积算仪内部设有各不同尺寸的巴歇尔槽型及对应的计算公式，依据超声波液位计传输进来的测量液位，计算出对应的流量并显示出来。也可通过设定，显示累积流量，液位高度等相关信息。

2.检定方法

依据 JJG711-1990《明渠堰槽流量计检定规程》，超声波巴歇尔槽明渠流量计现场检定主要项目包括：①巴歇尔槽几何尺寸；②液位示值误差；③瞬时流量示值误差。

巴歇尔槽几何尺寸巴歇尔槽主要的几何尺寸包括：喉道宽度 b、喉道长

L、喉道深度 N、进口收缩段宽度 B1、进口收缩段长度L1、出口扩散段宽度 B2、出口扩散段长度 L2、堰槽边墙高度D、超声波探头位置 La，各尺寸位置如图 3 所示。

依据检定规程，测量的实际尺寸与标准尺寸进行比较，在允许的误差范围内才能认定尺寸项目检定合格，现场堰槽尺寸的准确测量，是对堰槽安装位置的合理性、堰槽几何尺寸与设计规格的一致性和安装技术的规范性的验证，只有尺寸检定合格，才能保证规程中流量计算公式中液位与流量的对应关系。

液位示值误差依据巴歇尔槽液位变化范围，在标准液位计上选取低、中、高三个液位高度，将超声波液位计安装在标准液位计上，按以上液位大小依次逐点进行检定，重复测量三次，依据公式（1）分别计算每次液位测量示值误差。

3.检定注意事项

超声波巴歇尔槽明渠流量计因为有水位损失小、水中即使有固态物质也几乎不沉淀、接近流速的影响小、对下流侧的水位影响比较小等优点而被广泛应用，但在现场实际环境下不确定因素也比较多，这些都会对计量的准确定性带来影响，所以在现场检定过程中也要注意以下事项：

3.1 巴歇尔槽

①巴歇尔槽的中心线要与渠道的中心线重合，使水流进入巴歇尔槽不出现偏流。②通水后，水应该在巴歇尔槽内自由流动，因此要求槽的淹没高度最好低于规范中要求的临界淹没高度。③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。④巴歇尔槽安装在渠道上要牢固。与渠道侧壁、渠底连接要紧密，不能漏水。使水流全部流经巴歇尔槽的喉道。因此巴歇尔槽一般采用不锈钢整板制造而成。

3.2 超声波液位计

①现场超声波液位计安装场所都是环境比较差的地方，应确保其周围应无强光、电磁场等辐射源，且应有必要的防雨雪措施。②超声波液位计应架设在进口收缩段上方、距离喉道入口约 2/3L1 的位置，垂直安装。

3.3 积算仪

①积算仪中的槽型的设定必须与实际液槽一致，在检定开始之前应该先行查阅。②积算仪应有密封保护，不受外界自然环境的干扰。③因为超声波液位计测量的高度是液位至探头质检的空高距离，所以在测量时，要测量探头到液槽底部的距离，查询积算仪中设置的距离是否与测量的距离一致，这样才能保证实际液位距离理论上没有偏差。

4 .结束语

在市场经济发展阶段，社会对环境问题的关注度较高，节能减排已成为社会生产的基本要求。污水处理就是一项非常关键的环保措施，而污水处理的计量更是关系到污水处理效果的关键所在。明渠堰槽流量计以其安装使用方便、计量准确可靠、可实时在线检定等优点必将大力推广应用。以上是对超声波明渠流量计的现场检定进行了简述，对需要注意的事项进行了分类，目的是为了减小现场检定时的外在影响因素，更好的去保证超声波明渠流量计使用的计量准确性。