[發明專利]一種非滿管斷續流瞬時流量的測量方法與系統

在審

• 申請號: 201710543230.6
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107167197A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 鄧娜;張碧婷;王建栓;王啟玉;何官送
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01F3/28
• 分類號: G01F3/28
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本發明屬于流量測量技術領域，特別涉及非滿管斷續流瞬時流量的測量方法與系統。

背景技術

城市污水包括生活污水和工業廢水，蘊含大量廢熱和污染物，經過一定處理可實現二次利用。相關資料表明，我國城市污水水溫在5～35℃，全年波動不大，冬暖夏涼，是優良的低溫熱源。隨著國民經濟的發展,我國污水排放總量逐年增長,2015年達7353226.83萬噸，污水熱資源利用具有巨大潛力。

為控制水資源污染，實現循環利用，我國出臺了多部規范對城市污水排放與處理進行把關，其中污水水量是重要的監測參數。城市污水排水系統及處理系統中液體多為非滿管流動，含有部分雜質，并具有一定的腐蝕性，且流量易受當地人員的生活、生產習慣影響，管網規模越小，流量波動越劇烈，故實際情況中待測管道充滿度變化不定，甚至呈斷續流，監測現場條件比較惡劣，對流量計要求較高。

市面上常見的液體流量計分為容積式流量計和速度式流量計，前者采用標準固定體積對流體進行連續測量，但對流體潔凈度有較高要求，后者通過測量管道內平均流速，結合管道截面積間接獲得流量。以上兩類傳統流量計均不適用于非滿管工況。近些年來，一些非滿管流量計相繼問世，應用比較廣泛的有非滿管電磁流量計和非滿管超聲波流量計，它們在傳統流量計的基礎上通過電磁技術或超聲波技術增加了測量管內液位的功能，但這些流量計成本較高，安裝時通常需要對管道進行開挖，施工量較大，且若要實現長期連續監測需保證現場有穩定的強電供應，此外，這些流量計在管道充滿度較小的情況下也易造成較大誤差，因而與惡劣的監測現場形成矛盾。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種非滿管斷續流瞬時流量的測量方法與系統，克服現有技術中非滿管斷續流瞬時流量的測量方法成本較高、誤差較大的問題。

本發明的技術方案是：一種非滿管斷續流瞬時流量的測量系統,包括管道配合裝置、自動翻桶裝置、浮子開關記錄裝置和流量積算儀四大部件，所述管道配合裝置是該系統的導流部件，整體呈直角，水平段與所測流體管道相連接，豎直段的正下方設置自動翻桶裝置，自動翻桶裝置是該系統的運動部件，由翻桶、支架、限位繩組成，翻桶為蓄水容器，安裝于支架上，翻桶中部靠下位置設有偏心軸，桶底配有重物；所述翻桶內設置有浮子開關記錄裝置，浮子開關記錄裝置是該系統的記錄部件，由浮子開關和開關量記錄儀組成；浮子開關記錄裝置與流量積算儀相連接。

所述重物為長條形鐵塊，設置于翻桶底圓直徑位置，貫穿整個桶底，其方向與偏心軸軸線垂直，重物靠近浮子開關記錄裝置的一側偏重，確?？胀霸诔跏紶顟B向設置有浮子開關記錄裝置側傾斜。

所述管道配合裝置水平段外徑略小于流體管路內徑的圓管，豎直段為管道出口方向左、前、右側均設有擋板的導流槽。

一種非滿管斷續流瞬時流量的測量方法,包括以下步驟：

(1)測量管段的選?。旱鞒隽骺?，管道下方有足夠的安裝空間；

(2)測量系統安裝尺寸確定：需獲得待測管道基本尺寸，管道與周圍環境障礙物的間距，并根據現場具體情況確定系統的安裝尺寸，確保翻桶在翻轉過程中不被阻擋；

(3)將測量系統安裝、固定，觀察翻桶裝置在流體沖擊下能否連續運轉，流量積算儀能否正常輸出流體流量；

(4)采集數據和計算：檢測時流體流入自動翻桶裝置，浮子開關記錄裝置自動讀取數據，流量積算儀計算并輸出流量數據。

所述步驟(4)浮子開關記錄裝置自動讀取數據是指流體自槽口落下后，翻桶開始蓄水，桶內水位到達一定高度時，浮子在浮力作用下移至上限位，開關打開，開關量記錄儀進行記錄，隨著桶內水量增加，翻桶逐漸傾斜直至翻倒，桶內液體全部灑出，翻桶隨后在底部配重的作用下快速翻回，并在限位繩的輔助下迅速回到初始位置，同時浮子落回下限位，開關關閉，記錄儀同步進行記錄，這時，一個運動周期結束，翻桶開始下一輪的蓄水活動。

所述步驟(4)流量積算儀計算是：

非滿管流的瞬時流量G和累積流量m_T計算公式如下：

上式中，

T——周期時長，s；

T_f——接水階段耗時，s；

T_l——翻轉階段耗時，s；

G——水流流量，m³/h；

m_f——翻水量，m³；

m_T——第n個周期流下的水量，m³。