[发明专利]一种用机械结构实现的明渠流量计量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种流量的测量，尤其是一种应用纯机械结构的计量系统，用于像水渠这样的流体流动断面面积处于变动状态的、长期不间断流量计量的方法。

背景技术

水渠的流量计量是一个古典的计量问题，水渠是水传送的主要方式之一，也是一种最经济的方式。只要条件可能，像取水、排水时，尤其是企业废水排放，大多采用明渠排放，在以节能减排、节约能源作为长期国策的今天，对各种取水、污水排放的计量和监控便成为不可缺少的基本事项了。

传统的明渠流量计量方法有多种，其中较经典的有标准断面积法，即通过有规则的过水渠道，测量出其过水面积S和平均流速V，计算流量Q，即:Q＝SVt

其中t为过水时间，在明渠流量中由于S、V均为t的函数，S＝S(t)，V＝V(t)因此，正确表达式应为:

Q=∫0TS(t)V(t)dt---(1)]]>

对于封闭管道，即S＝S₀为常数，使得

Q=S0∫0TV(t)dt---(2)]]>

整个计量方式便大大简化了，所有水表，还有管道式流量计，其基本工作原理均为(2)。对于像(1)中表达二维变量的流量，目前采用得较多的是燕尾槽式超声波流量计(以下简称燕计)，燕计作为当前明渠流量计量几乎是唯一的选择，正在担当起排放监测的历史重任，但燕计有着一些先天性的缺点，使其在应用中造成了不少问题。其缺点主要有:

①必须带电计量，一旦断电必然停止计量，因此必须采用非常手段保证燕计的不间断供电，而明渠计量如污水计量往往地处环境恶劣，供电条件并不好，单纯的UPS电源不足以保证供电的连续性，线路的损坏、接触不良，均会造成计量停止。

②易受外界噪声干扰。目前由于明渠流量计量的重点在于企业的污水排放计量，而工矿企业内往往存在较严重的噪声源，由于其噪声频谱较复杂，容易使得超声波换能器受干扰，使计量失效。

③易受雷电攻击。由于燕计大多安装在空旷地，且附近缺乏雷电保护装置，而燕计作为智能型弱电设备，极易受雷电攻击而损坏。这样的事例到处发生，屡见不鲜。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种机械式计量手段，使得明渠流量以机械方式进行计量，从根本上克服上述缺点。

本发明所采取的技术方案是:通过旋转叶轮，将水流流速转换为叶轮旋转速ω，通过无级变速器，实现将输入轴转速ω到输出轴转速hω的变换。

利用液位计测出液位h，并通过机械连接，将h值送到无级变速器，以实现由ω到hω转速变换。

对于矩形明槽计量而言，则是通过无级变速器将输入轴转速ω到输出轴转速Hω的变换。

根据本发明制作的流量计有如下特征:

(1)通过纯机械方法实现明渠流量计量，计量过程不用电。

(2)通过无级变速器动态地实现乘法运算；使输入轴的转速ω变为输出的转速Hω，从而实现了过水断面面积连续变化的流量计量。

(3)通过浮子式液位计测出的液位高度H，并通过机械连接将其位置信息输入到无级变速器，使其实现Hω的变速输出。

与燕计相比较，本发明的积极效果在于: