专利名称：一种非满流圆管流量在线计量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流量计量装置，用于在线计量非满流圆管中的流体流量，可广泛应用于市政雨污水管网、污废水处理设施排出口的流量在线计量等。
背景技术：
在给水排水系统中，流量是重要的过程参数之一。对于压力流管段，以电磁流量计为代表流量计量方法得到广泛应用，对于重力流渠道，以文丘里计量槽、巴氏计量槽为代表的槽式计量方法也日臻成熟，然而对于重力非满流圆管，当前的流量计量方式普遍存在缺憾。传统的非满流圆管流量计量仪表，按测量原理大致可分为计量堰法、PB测流槽法、流速-水位计算法和电磁流量计法等四类。堰法通过在检查井中设置计量堰，测定堰上水头的方式进行流量计量，结构简单，计量精度高，但存在堰上悬浮物堆积的问题，且不适用于小坡度管段；PB槽流量计对圆管结构进行改造，将圆形断面收缩成倒梯形喉道，水流在喉道部产生射流。通过测量上游水位进行流量计算，该方法具有管壁粗糙度影响小、水头损失小等优点，但要求管道坡度高于
2%，而实际工程中，大多数圆管管段小于该坡度；流速-水位计算法应用超声波流速仪和液位计，分别计量管内流速及液位，计算得出管内流量，具有适用范围广、安装方便等优点，但成本较高，且易受流速分布影响；电磁流量计法在圆管内设置挡板，于挡板底部设置电磁流量计，通过电磁流量计进行流量计量，该方法对上下游管段情况要求不高，但水头损失较大，易形成悬浮物堆积，且不适用于小流量测量。近年来，针对上述非满流圆管流量计量方式存在的问题，广大工程技术人员开展了大量试验研究，开发形成了多种非满流圆管流量计，上述流量计多基于电磁流量计测量原理，通过对圆管中流速及液位的测量，对流量进行计算，避免了传统潜水式电磁流量计计量存在的水头损失大、易堵塞等缺陷，然而对于管内经常出现的小流量、低流速水流计量仍不准确，且需同时计量水位、流速，结构相对较为复杂。非满流圆管流量Q (m3/s)可表达为过水断面面积A (m2)与流速v (m/s)的乘积,也即:
Q = A*v
依据曼宁公式，水力半径为1 (111)、坡度为1(%。)的非满流圆管中，流速ν可表达为:
权利要求
1.一种非满流圆管流量在线计量装置，包括流量计外壳、防腐内衬、球冠状定位仪、压力传感器及与之相连的转换器、控制器、显示器，其特征在于: 所述装置为一管式流量计，即可安装于既有管道之内，或作为管段进行直接安装；球冠状定位仪与压力传感器共母线布置，位置可微调至管段底部；工作中，压力传感器将水流压力信号经双绞屏蔽线传输至转换器，转换成数字信号后传输至控制器，经计算得出流量数据并传输至显示器进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种非满流圆管流量在线计量装置，其特征在于: 基于非满流流体特性，可推导得出断面流量与管径、管道坡度、水深的函数关系；依据上述函数关系编制程序，于装置安装时实测管径及坡度并输入程序，在线检测静水压强，依据水位与压强的线性关系计算水位并输入程序，从而对在线流量进行计算。
3.根据权利要求1所述的一种非满流圆管流量在线计量装置，其特征在于: 所述的管式流量计底部设有球冠状定位仪，该定位仪与压力传感器共母线安装，定位仪外壳上标有相互垂直的两道刻度，安装后其一与管轴线方向平行，其二与管轴线方向垂直；通过微调定位仪位置，使气泡处于后一刻度线上，此时定位仪与压力传感器均位于管道断面最低点；读取气泡所处刻度值，即可推算出管道坡度。
4.根据权利要求1所述的一种非满流圆管流量在线计量装置，其特征在于: 所述的流量计量装置，应用于既有管道，安装于管道内壁，外层套有弹性套筒，内为钢制管壳，管壳上端开口，端部设有调节旋钮可对管径进行调节。
5.根据权利要求1所述的一种非满流圆管流量在线计量装置，其特征在于: 所述的流量计量装置作为管段进行工程安装，两端设有承插口，可分别与上下游管道连接。
全文摘要
本发明公开了一种非满流圆管流量在线计量装置。该装置基于非满流圆管流体流动特性，在建立流量与管径、坡度及水深函数关系的基础上，通过在线计量水深进行流量计算，从而得出管道断面流量。与同类流量计量装置相比，该装置安装方便，应用灵活，安装后可做埋地处理，不占用地表面积，结构简单，数据传输量小，降低了信号干扰风险，既克服了堰式流量计易淤积的缺限，又避免了流速-水位型流量计忽视流速的不均匀分布造成的系统误差，有一定的推广应用价值。
文档编号G01F1/34GK103148898SQ20131002548
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者张刚, 张立卿 申请人:济南大学