一種靶標式大口徑管道量水裝置及其量水方法與流程
2023-09-19 06:17:10 1
本發明屬於流量測量技術領域，具體涉及一種靶標式大口徑管道量水裝置及其量水方法。
背景技術：
在農業節水灌溉各項技術的推廣應用中，灌溉量水是一項基礎的和關鍵性的技術。對灌水效率及節水效果的評價、灌溉管理、計劃用水及按方收費等，都要通過灌溉量水來進行。目前，我國正在推廣節水灌溉技術，灌溉量水是管理節水措施中的重要內容。
超聲流量計有壓管道量水的垂直管法及水平管法(丁崑崙，中國農村水利水電2001.07.005)。
一種管道流量稱及測量方法，屬流量測量技術領域，用於解決測量管道內混合流體的質量流量及質量濃度的技術問題，由換能器、超聲波流量計、壓力變送器、稱量傳感器、智能顯示儀和稱量管等組成。
大口徑水量計量方法主要是螺翼式水錶，是速度式水錶的一種，適合在大口徑管路中使用，其特點是流通能力大、壓力損失小。當水流入水錶後，沿軸線方向衝擊水錶螺翼形的葉輪旋轉後流出，葉輪的轉速與水流速度成正比，經過減速齒輪傳動後，在指示裝置上顯示通過水錶的水總量。此外還有以標記為基礎的測量方法：a.以各種示蹤物注入法(放射性或無放射性)測量其傳輸時間或稀釋程度(i502975)，其中稀釋法不能用於連續測量，b.以外加磁場或以其它方法使被測流體中形成某種特殊標記，再測其傳輸時間(如核磁共振法)，c.利用原來存在於流體中某種特殊信息的隨機擾動(如壓力、溫度、電導率、電容等的瞬時脈動)用相關法測其傳輸時間以求出流量。此法國內已有樣機，測量準確度約±3％-±5％。分流或溯量截面平均流速點流速的方法：分流式流量計可以用小尺寸的流量計測量大管道流量，能夠大大節約投資，流量計可以是渦輪，水錶或轉子流量計等現有儀表型式，其工作原理是使主管流量q與通過分流計量計的流量q之比為一常數，即可測出管道流量，但分流式計量精度偏低。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術中的不足之處，提供一種靶標式大口徑管道量水裝置及其量水方法。
本發明的目的是以下述方式實現的：
一種靶標式大口徑管道量水裝置，包括靶標，靶標的前端封閉，後端敞開，靶標的前端開設有上下兩個進水孔，靶標內部設置有第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均通過第二止水圈固定在靶標的內壁上，靶標的頂端位於第一壓力傳感器和第二壓力傳感器之間的位置處開設有過線孔，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器通過電線與管道外的二次儀表電連接，電線由立杆包覆，立杆穿過管道壁，在二次儀表和管道壁之間設置有第二止水圈。
所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器之間設置有用於固定第一壓力傳感器和第二壓力傳感器的支架。
所述靶標後端的內壁上設置有螺紋，第二壓力傳感器靠近螺紋的一側設置有與螺紋匹配的螺紋圈。
採用上述的靶標式大口徑管道量水裝置進行量水的方法，具體步驟如下：
1)水從進水孔進入靶標內部，充滿右端空腔，在第一壓力傳感器上造成壓力，水從靶標左端進入靶標內部，在第二壓力傳感器上造成壓力，水流不進入第一壓力傳感器和第二壓力傳感器之間的空腔；
2)利用第一壓力傳感器和第二壓力傳感器測得水流前後的壓力p1和p2；
3)第一壓力傳感器和第二壓力傳感器通過電線將測得的壓力值傳送給二次儀表，通過二次儀表1的運算，得出瞬時流量q；
4)二次儀表再將求得的瞬時流量q進行積分，求得所求時間段內通過管道的總流量，這樣可以通過二次儀表實時監測管道內的水流壓力、流速和流量，為灌溉提供參數支持。
所述瞬時流量q的計算公式如下：
q＝k(p1-p2)δ
其中，p1，p2分別為第一壓力傳感器和第二壓力傳感器處的水壓力；k為比例係數；δ為流量係數，δ與直徑比β和流體流動狀態有關，β＝d/d，d為與流向垂直的靶標直徑，d為管道內徑；q為測出的流量。
相對於現有技術，本發明的有益效果：
1.採用靶標作為水量計量的工具，靶標的形態為流線形，與常規葉輪水錶相比，水阻小，且能通過一定含量雜質的水；
2.利用特製的靶標結構，以靶標內置的2個壓力傳感器既可測得當前管道內的壓力，又可監測水流狀態；
3.利用內置的2個壓力傳感器差值，監測水流速度，同時以此信號啟動或關閉計量儀表。
4.在管道上開直徑20mm的孔，即可安裝。
附圖說明
圖1是本發明在管道上的安裝示意圖。
圖2是本發明靶標部分的結構示意圖。
其中，1是二次儀表；2是第二止水圈；3是電線；4是立杆；5是靶標；6是管道壁；7是第二止水圈；8是進水孔；9是第一壓力傳感器；10是支架；11是第二壓力傳感器；12是螺紋；13是螺紋圈；14是過線孔。
具體實施方式
如附圖1-2所示，一種靶標式大口徑管道量水裝置，包括靶標5，靶標5的前端封閉，後端敞開，靶標5的前端開設有上下兩個進水孔8，靶標5內部設置有第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11，第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11均通過第二止水圈7固定在靶標5的內壁上，靶標5的頂端位於第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11之間的位置處開設有過線孔14，第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11通過電線3與管道外的二次儀表1電連接，電線3由立杆4包覆，立杆4穿過管道壁6，在二次儀表1和管道壁6之間設置有第二止水圈2。
二次儀表1在本發明中相當於控制器，可以進行數值的運算、比較。
第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11之間設置有用於固定第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11的支架10，支架10起到固定支撐第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11的作用。
靶標5後端的內壁上設置有螺紋12，第二壓力傳感器11靠近螺紋12的一側設置有與螺紋12匹配的螺紋圈13，螺紋圈13起到固定支撐第二壓力傳感器11的作用。
採用上述的靶標式大口徑管道量水裝置進行量水的方法，具體步驟如下：
1)水從進水孔8進入靶標5內部，充滿右端空腔，在第一壓力傳感器9上造成壓力，水從靶標5左端進入靶標5內部，在第二壓力傳感器11上造成壓力，水流不進入第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11之間的空腔；
2)利用第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11測得水流前後的壓力p1和p2；
3)第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11通過電線3將測得的壓力值傳送給二次儀表1，通過二次儀表1的運算，得出瞬時流量q；
4)二次儀表1再將求得的瞬時流量q進行積分，求得所求時間段內通過管道的總流量，這樣可以通過二次儀表1實時監測管道內的水流壓力、流速和流量，為灌溉提供參數支持。
所述瞬時流量q的計算公式如下：
q＝k(p1-p2)δ
其中，p1，p2分別為第一壓力傳感器和第二壓力傳感器處的水壓力；k為比例係數；δ為流量係數，δ與直徑比β和流體流動狀態有關，β＝d/d，d為與流向垂直的靶標直徑，d為管道內徑；q為測出的流量。
本發明的工作過程如下：在管道上開直徑為20mm的孔，即可直接安裝本發明提供的靶標式大口徑管道量水裝置，靶標5的前端為迎水端，再將二次儀表1安裝好，量水裝置即可開始工作：
1)水從進水孔8進入靶標5內部，充滿右端空腔，在第一壓力傳感器9上造成壓力，水從靶標5左端進入靶標5內部，在第二壓力傳感器11上造成壓力，水流不進入第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11之間的空腔；
2)利用第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11測得水流前後的壓力p1和p2；
3)第一壓力傳感器9和第二壓力傳感器11通過電線3將測得的壓力值傳送給二次儀表1，通過二次儀表1的運算，得出瞬時流量q；
4)二次儀表1再將求得的瞬時流量q進行積分，求得所求時間段內通過管道的總流量，這樣可以通過二次儀表1實時監測管道內的水流壓力、流速和流量，為灌溉提供參數支持。
所述瞬時流量q的計算公式如下：
q＝k(p1-p2)δ
其中，p1，p2分別為第一壓力傳感器和第二壓力傳感器處的水壓力；k為比例係數；δ為流量係數，δ與直徑比β和流體流動狀態有關，β＝d/d，d為與流向垂直的靶標直徑，d為管道內徑；q為測出的流量。
二次儀表1可連接顯示屏，將檢測到的數據實時通過顯示屏顯示出來，供工作人員參考。
本發明價格低，適合於灌溉中大口徑管道量水；多用途的靶標，即可測量管道的壓力、流速、流量等主要參數一次測得；流線型的靶標結構，減少的水阻，提高了過汙能力；2個壓力傳感器聯合應用，防止水錶誤啟動或關閉。
以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的技術人員來說，在不脫離本發明整體構思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發明的保護範圍。