一种取水计量校准方法与流程

本发明涉及一种校准的方法，特别用于有取排水工艺中含吸排水井溢流堰的取水户的取水计量校准的方法。

背景技术：
当前随着我国最严格水资源管理制度的实施，取水计量成为取水户合法取水的基础条件，而取水计量精度直接关系到取水户缴纳水资源费的多少，因此，因此各用水户都需安装取水计量设备，并尽可能能够精确计量。然后，对已运行的取水户增设计量设备，存在一定困难：若按流量安装要求重新设计计量方案并按要求进行施工安装，往往影响企业正常运行，从而造成巨大经济和社会影响；若不重新设计施工，利用企业原有条件进行计量，则往往因安装条件不满足相关规范规程，计量精度难以保证。为此，如何提高非理想状态下的计量精度，是一个技术难题。实际上，有部分取水户（特别是大型水厂或电厂）本身的取水设施结构有其独特的特点。一般地，它包括引水段，引水段至泵房，泵房至生产车间装有流量计，工艺末端连接至用水终端。在大型水厂中，引水段至泵房之间有吸水井；而在电厂中，工艺末端连接至用水终端之间安装有排水井。一般的工艺流程是，引水端与江河连通并将水引入泵房内，经过生产后，输送至用水终端。一般而言，为了保证水泵的吸水流态和抽水效率，无论是吸水井或者排水井内均设置有溢流堰。从上述结构可知，实际上泵房取水量与吸水井或排水井的水量相等，可以通过吸水井或排水井的水量推算用户的取水量，本方法充分利用了这个特点，通过测量吸水井或排水井的水量后与同步测量的流量计数据进行比对，从而确定修正系数。

技术实现要素：
本发明的目的，在于提供一种取水计量校准方法，其能校正流量计的流量后得到更精确的实际流量。本发明解决其技术问题的解决方案是：一种取水计量校准方法，具体包括以下步骤：1）、在溢流堰的上游位置和下游位置安装水位计量器；2）、按一定的模型比尺构建溢流堰物理模型，记录通过溢流堰物理模型的溢流量以及该流量通过溢流堰物理模型时的上游水位数据以及下游水位数据，通过相关的试验分析方法确定溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系；3）、记录溢流堰的上游水位数据和下游水位数据，代入在步骤2）中得到的相关关系后得出溢流堰的溢流量；4）、将步骤3）中得到的溢流堰的溢流量与流量计统计的流量作对比并得到修正系数。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤1）中，水位计量器安装在溢流堰的上游和下游水流波动较少的位置。作为上述技术方案的进一步改进，所述水位计量器为圆管套装水位测针。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2），试验分析中，当溢流堰物理模型处于自由出流状态时，采用幂函数回归分析的方法确定溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系；当溢流堰物理模型处于淹没出流状态时，采用二次线性回归分析的方法确定溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤3）中，溢流堰的上游水位和下游水位的数据采集涵盖溢流堰运行时的最大工况和最小工况两个时段。作为上述技术方案的进一步改进，所述溢流堰的上游水位，将根据溢流堰至流量计的距离及管路流速，选择长时段监测数据中稳定的1～3个小时数据平均值作为分析用数据，所述溢流堰的下游水位，将根据溢流堰至流量计的距离及管路流速，选择长时段监测数据中稳定的1～3个小时数据平均值作为分析用数据。作为上述技术方案的进一步改进，所述溢流堰的上游水位数据、下游水位数据以及流量计的数据通过无线数据传输终端进行实时传输。本发明的有益效果是：本方法针对在对已运行的取水户（大部分水厂或电厂）进行增设计量过程中，普遍存在超声计量安装条件不满足要求，计量精度不高问题，巧妙的采用中溢流堰与水泵流量一致的特征，对非理想状态下的计量进行校正，本方法通过建立物理模型计算溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系后代入数据计算分析溢流堰的溢流量与流量计统计的流量作对比并校正，本方法的引用可极大提高相关非理想状态下的计量精度，可广泛应用到相类似取水计量的率定中，可为当前最严格水资源管理中的计量管理提供有力的技术支撑。附图说明下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。图1是本发明中溢流堰处于自由出流状态时的示意图；图2是本发明中溢流堰处于淹没出流状态时的示意图；图3是本发明中实施例一中溢流堰物理模型的流量与上游水位数据的关系图；图4是本发明中实施例二中溢流堰物理模型的流量与上游水位数据和下游水位数据的关系图；图5是本发明中实施例二中流量—斜率和流量—截距的关系图。具体实施方式下面结合附图，详细说明本发明的应用。参照图1～图2，一种取水计量校准方法，具体包括以下步骤：1）、在溢流堰的上游位置和下游位置安装水位计量器；2）、按一定的模型比尺构建溢流堰物理模型，记录通过溢流堰物理模型的溢流量以及该流量通过溢流堰物理模型时的上游水位数据以及下游水位数据，通过相关的试验分析方法确定溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系；3）、记录溢流堰的上游水位数据和下游水位数据，代入在步骤2）中得到的相关关系后得出溢流堰的溢流量；4）、将步骤3）中得到的溢流堰的溢流量与流量计统计的流量作对比并得到修正系数。进一步作为优选的实施方式，在步骤1）中，水位计量器安装在溢流堰的上游和下游水流波动较少的位置。进一步作为优选的实施方式，所述水位计量器为圆管套装水位测针。进一步作为优选的实施方式，在步骤2），试验分析中，当溢流堰物理模型处于自由出流状态时，采用幂函数回归分析的方法确定溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系；当溢流堰物理模型处于淹没出流状态时，采用二次线性回归分析的方法确定溢流量与上游水位或/和下游水位的相关关系，由图1和图2中得知，自由出流和淹没出流是由下游的水位确定的，当下游水位超过一定的高度，则出流型态为淹没出流，此时，其过堰流量与H上和H下有关，当为自由出流时，其过堰流量仅与H上有关，而与H下无关。进一步作为优选的实施方式，在步骤3）中，溢流堰的上游水位和下游水位的数据采集涵盖溢流堰运行时的最大工况和最小工况两个时段。进一步作为优选的实施方式，所述溢流堰的上游水位，将根据溢流堰至流量计的距离及管路流速，选择长时段监测数据中稳定的1～3个小时数据平均值作为分析用数据，所述溢流堰的下游水位，将根据溢流堰至流量计的距离及管路流速，选择长时段监测数据中稳定的1～3个小时数据平均值作为分析用数据，这样，可以减少流量计和溢流堰的溢流量的时间异步性带来的误差。进一步作为优选的实施方式，所述溢流堰的上游水位数据、下游水位数据以及流量计的数据通过无线数据传输终端进行实时传输。下面具体举两个实施例详细阐述一下：实施例一：以某电厂为例，其溢流堰处于自由出流状态时，故溢流堰物理模型也处于自由出流状态，可通过物理试验，得到溢流堰物理模型H上与过流流量的关系曲线，其关系图如图3所示。可见，在不同H上工况下，有一个固定的流量，然后通回归分析，得到如上流量和H的关系。这个关系式一般与常规堰型的关系式形式雷同，但系数是不同的，是针对本电厂溢流堰的。如通过试验得到某电厂的溢流堰的关系式如下：Q=20.255×H堰上1.5554式中：Q为流量；H堰上为溢流堰的上游水位数据。将实测的上游水位代入到上式中，推算出流量，见表1：表1可见，其平均修正系数为1.104，即为流量计的修正系数。实施例二：以某水厂为例，其溢流堰处于自由出流状态时，故溢流堰物理模型也处于自由出流状态，可通过物理试验，得到溢流堰物理模型的其流量Q与上下游水位均有关系，其关系图如图4所示，可见，横坐标轴分别表示上游水位，纵坐标轴分别表示下游水位，图中的一根直线则分别表示一个流量，这样，提出了通过一次线性回归得到不同流量情况下的水位流量关系，见表2，表2序号流量(m3/s)上下游相对水头关系式R11H上=0.8546H下+0.14410.997822H上=0.6628H下+0.37560.993133H上=0.4976H下+0.57290.982144H上=0.3877H下+0.76100.984655H上=0.3182H下+0.92200.993166H上=0.2793H下+1.05980.9911提出利用表2中记载的上下游关系的斜率和截距作为因变量，利用流量与其相关的二次相关法，从而计算出一个固定的关系式，见表3：表3流量123456斜率0.85460.66280.49760.38770.31820.2793截距0.14410.37560.57290.7610.9221.0598通过以上，分别对流量—斜率和流量—截距进行回归分析，得到如图5所示，即，流量和斜率及流量和截距有一定的相关关系，然后代入到表2式中，可得到：H上=（0.0205Q2－0.2583Q+1.0933）H下+0.183Q－0.0013从而可以推算出流量和上下游水位关系：0.0205×H下×Q2+(-0.2583H下+0.183)×Q+（1.0933H下－H上－0.0013）=0这样，可以把实测的上下游水位代入上式中，推算出实时流量，见表4。表4可见，其平均修正系数为0.957，即为流量计的修正系数。以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。