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)行的正確率和穩(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)中融入了電子技術(shù)和材料技術(shù)，自動化監(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23.0m³/s。棘洪灘水庫設(shè)計(jì)最高蓄水位14.2m，總庫容1.58億m³，相應(yīng)水面面積14.529km2，設(shè)計(jì)死水位6.5m，死庫容4780萬m³，相應(yīng)水面面積13.66km2，最大調(diào)節(jié)庫容1.104億m³，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:通過檢測流體流動對超聲波造成的影響來對流量進(jìn)行測量，主要利用了時差法。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，換能器也同樣發(fā)射同頻率超聲波，經(jīng)過渠道璧2、流體、渠道璧1之后，被換能器1接收。但由于流速的存在，使得二者接收的時間不同，存在一定的時間差，通過時間差，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)正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正確連接。尤其是在信號電纜鋪設(shè)時，兩個端頭要做好標(biāo)記，避免發(fā)生錯接和混接。
(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，檢查每個聲路的實(shí)際工作情況，在靜水狀態(tài)下檢查-一次，動水狀態(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)的正確率:最后，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)最低80℃的環(huán)境溫度。
(3)提供一個外部開關(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)置一個和流量計(jì)相互匹配的系統(tǒng)，本工程在應(yīng)用流量計(jì)時，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，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16mm2的低阻抗線，連接RIMOUSTTEARTH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)用流量計(jì)時，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�；蛘吡髁坑�(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，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，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:第一步，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“InternetProtocolVersion4(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、測流自動化等方面有顯著優(yōu)勢。但在具體應(yīng)用時，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)有的作用和價值，值得調(diào)水工程管理單位高度重視。
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