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聯系我們黑河輸水渠道工程自黑峪口藺家灣匯流池起，向東沿秦嶺北麓，經周至縣戶縣長安區雁塔區到曲江水廠南郊水廠渠首與渠尾落差49.7米，采用重力自流供水，渠道全長125公里，zui大設計流量14立方米/秒，渠道日供水量zui大為110萬立方米，該工程為西安建設化大都市提供了有力的保障，是西安市人民的“生命線工程”。
科學調水離不開對原水流量的測量，及時準確的掌握渠道供水流量數據，對于供水企業進行科學管理、成本核算是十分重要的。
隨著電子、信號處理、信息編碼技術的迅猛發展，超聲波流量計被廣泛的使用在大型水利工程中，黑河輸水渠道工程便是其中之一。
本文就對時差式超聲波流量計的原理及其在黑河輸水渠道的應用進行簡要的論述。
1.時差式超聲波流量計的原理
1.1超聲波信號的產生原理
利用流量計上壓電換能器的壓電效應，發射電路把電能加到發射換能器的壓電元件上，使其產生振動，繼而在流體中產生超聲波，超聲波在流體中傳播然后由接受換能器接收，并經壓電元件變為電能，以便檢測。發射換能器利用壓電元件的逆壓電效應，接收換能器則是利用壓電效應。
1.2超聲波流量計的構成原理
超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統三部分組成。超聲波發射換能器將電能信號轉換為超聲波能量，并將其發射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經電子線路放大并轉換為代表流量的電信號傳輸給積算儀表進行積算，這樣就實現了流量的檢測和顯示。
1.3超聲波流量計測流原理
時差式超聲波流量計的基本原理是采用時差法測量流速。如圖所示對于某一個聲路在上下游分別布置有兩只換能器P1和P2其間距為L流體流速為vC為室溫下靜水中聲速在水流的作用下聲波正逆向傳播
時間為T1和T2，水的流速與聲波正逆向。
傳播時間差之間關系如下：
式中：
L為聲路長；
θ為聲波路徑與流向的夾角。
2.超聲波流量計在黑河輸水渠道工程中的應用
2.1設備選型
由于黑河輸水渠道運送的原水主要來自周至縣金盆水庫、眉縣石頭河水庫且水質達到國家一類標準，又因沿線輸水暗渠均為PCCP管道（混凝土預應力管），為了保證測量數據的精度，決定選用ABG儀表集團生產的四聲路時差式超聲波流量計。
2.2設備配置及技術指標
四聲路時差式超聲波流量計配置如下
超聲波流量計主機采用單片機結構，配備LCD顯示屏，顯示瞬時流量、累積流量、水深、各層流速，IP65防護等級。輸出信號：1路4－20mA模擬輸出和4路脈沖／繼電器輸出，一個RS232／RS485接口，可與計算機和PLC進行通信和數據傳輸，流速測量范圍0.02～20m／s，測量精度可達±0.5%。
2.3流量計的安裝
2.3.1傳感器的安裝
1）安裝地點：
為保證渠道原水經過傳感器時候沿管軸平行流動，必須在傳感器前設置一定的直管段。具體要求是要保證上游管段長度大于10D（D為輸水渠道的內徑），下游大于5D。傳感器應該盡可能安裝在與水平直徑上下成45度的范圍內，避免在垂直位置安裝，傳感器安裝處應避開PCCP管接口。
2）安裝方式：
傳感器必須采用Z方式安裝。具體安裝過程為：先將暗渠表面處理干凈，涂抹耦合劑，首先固定一個傳感器的位置，用紙帶量出管道周長做好對折標記，在周長二分之一處確定另一傳感器的位置，確定兩傳感器在軌道上的相對距離，保證超聲波有足夠的信號強度，讀數顯示穩定，儀表正常工作。
2.3.2主機安裝
主機安裝主要是信號電纜（射頻電纜）和電源線的正確連接。信號電纜在鋪設時，電纜的兩頭應做出識別標記，以避免連接出錯。電源要保證供電電壓波動在設備要求的范圍內，否則容易損壞主機。
流量計與終端系統通過串口連接，系統組網結構利用固定IP地址，GPRS短信通訊方式，采用自報式結構傳輸數據流量，終端結構進行數據自動采集。
2.4流量計的調試
2.4.1渠道公司調度中心
調度中心調試流程：復查線路～檢查接地電阻～通電檢查～通話測試～狀態數據測試～雨量、水位數據測試～軟件功能測試～填寫調試記錄。
1）調試內容：
被測系統功能 | 測試手段 | 問題描述 | 等級 | 狀態 |
數據通訊介紹 | 1.向接收機串口發送源碼數據。數據能正常讀取、入庫。 | 無問題 | / | 良好 |
聯機事務處理 | 1.分別向數據庫寫入電壓狀態、流量數據，數據應能正常存儲、匯總 | 電壓、狀態、無問題，小數保存位數不合理。 | 一般 | 已修改 |
網頁發布于查詢 | 1.網頁發布內容詳實、無錯別字，點擊聯機能跳轉到相應的頁面，WEB查詢結果準確無誤。 | 查詢結果過多時，頁面過長，不方面用戶瀏覽 | 一般 | 已修改 |
報表與圖表查詢 |
| 1.瀏覽過長線無問題。 | / | 良好 |
整體聯調 | 1.系統安全性、穩定性方面的測試 | 無問題 |
| 良好 |
接收機、接收軟件、外部數據匯總軟件和圖文一體化信息發布軟件的安裝，設備布局合理、安放位置安全合理。
2）調試結果。
2.4.2黑河管理站
黑河站調試流程：復查線路連接～測讀電池電壓、接地電阻～通電檢查～狀態數據測試～流量數據測試～填寫調試記錄。
1）復查線路連接：根據設備（儀器）連接線路圖，核對線路連接無交叉、雜亂現象，用手輕微晃動接線端子，無松動現象。
2）測讀電池電壓、接地電阻：采用萬用表測量電池電壓，蓄電池電壓正常范圍在11.5V~13.8V；交流電壓220V。
3）通電檢查：開機，通電檢查，指示燈正常點亮，吳異常雜音。
4）狀態數據測試：根據測試要求，發送模擬狀態數據，與渠道公司調度中心核對數據接收成功率。
5）填寫調試記錄：調試過程中記錄檢測過程，記錄電池電壓、模擬數據發送記錄、設備的型號、出現問題及處理措施等。
2.4.3系統聯調
系統聯調的過程實際上就是一個系統整體測試的過程。將通過確認測試的軟件。
作為整個基于計算機系統的一個元素，與計算機硬件、外設、某些支持軟件、數據和人員等其他系統因素結合在一起，在實際運行（使用）環境下，對整個系統進行一系列的組裝測試和確認測試。
一般包括：
1）恢復測試：
主要檢查系統的糾錯能力。當系統出錯時，能否在的時間間隔內修正錯誤并重新啟動系統。恢復測試首先要采用不同的方式強迫系統出現故障，然后驗證系統是否能盡快恢復。如果恢復是自動的（由系統自身完成），則重新初始化、檢測點設置、數據恢復以及重新啟動等都是對其正確的評價。若恢復需人工干預，則需要算出修復的平均時間，確定其是否在可接受的限制范圍內。
2）安全性測試：
系統的安全性測試是要檢驗系統中已存在的系統安全性、保密性措施是否發揮作用，有無漏洞。在安全測試過程中，測試人員應扮演非法入侵者，采用各種辦法試圖突破防線。如：想方設法截取或破譯口令；專門做軟件破壞系統的保護機制；故意導致系統失敗，企圖趁恢復之際非法進入；試圖通過瀏覽非保密數據，推導所需信息等。系統安全設計的準則是使非法入侵的代價超過被保護信息的價值。
3）強度測試：
強度測試是要檢查在系統運行環境不正常到發生故障的情況下，系統可以運行到何種程度的測試。強度測試是在要求一個非正常數量、頻率或容量資源方式下運行一個系統。如定量地增長數據輸入率，檢查輸入子功能的反映能力；運行需要zui大的內存或其他資源的測試用例；運行可能導致虛擬操作系統崩潰或磁盤劇烈抖動的測試用例等。
4）性能測試：
性能測試就是測試軟件在被組裝進入環境下運行的性能，性能測試應該覆蓋測試過程的每一步。
2.5使用中出現的一些問題及解決措施
2.5.1故障現象：瞬時流量計波動大
原因分析：信號強度波動大；渠道內原水波動大。
解決措施：調整好探頭位置，提高信號強度，保證信號強度穩定，必要時需重新選擇測試點，確保*D后5D的工況要求。
2.5.2故障現象：開機無顯示
原因分析：電源屬性與儀表額定值不對應或者保險絲燒斷。
解決措施：檢查電源屬性是否與儀表額定值不對應，保險絲是否燒斷。如果無以上問題，則通知廠家專業技術人員前來處理。
2.5.3故障現象：開機后LCD顯示屏僅有背光而無任何字符
原因分析：程序芯片故障。
解決措施：通知廠家專業技術人員處理。
2.5.4故障現象：儀表在現場強干擾下無法使用
原因分析：周圍有變頻器或強磁場干擾或接地線不正確。
解決措施：將儀表安裝遠離變頻器和強磁場干擾；規范設置接地線。
超聲波流量計 超聲波明渠流量計 便攜式超聲流量計 手持式超聲流量計 管段式超聲波流量計
