[发明专利]一种非满管断续流瞬时流量的测量方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于流量测量技术领域，特别涉及非满管断续流瞬时流量的测量方法与系统。

背景技术

城市污水包括生活污水和工业废水，蕴含大量废热和污染物，经过一定处理可实现二次利用。相关资料表明，我国城市污水水温在5～35℃，全年波动不大，冬暖夏凉，是优良的低温热源。随着国民经济的发展,我国污水排放总量逐年增长,2015年达7353226.83万吨，污水热资源利用具有巨大潜力。

为控制水资源污染，实现循环利用，我国出台了多部规范对城市污水排放与处理进行把关，其中污水水量是重要的监测参数。城市污水排水系统及处理系统中液体多为非满管流动，含有部分杂质，并具有一定的腐蚀性，且流量易受当地人员的生活、生产习惯影响，管网规模越小，流量波动越剧烈，故实际情况中待测管道充满度变化不定，甚至呈断续流，监测现场条件比较恶劣，对流量计要求较高。

市面上常见的液体流量计分为容积式流量计和速度式流量计，前者采用标准固定体积对流体进行连续测量，但对流体洁净度有较高要求，后者通过测量管道内平均流速，结合管道截面积间接获得流量。以上两类传统流量计均不适用于非满管工况。近些年来，一些非满管流量计相继问世，应用比较广泛的有非满管电磁流量计和非满管超声波流量计，它们在传统流量计的基础上通过电磁技术或超声波技术增加了测量管内液位的功能，但这些流量计成本较高，安装时通常需要对管道进行开挖，施工量较大，且若要实现长期连续监测需保证现场有稳定的强电供应，此外，这些流量计在管道充满度较小的情况下也易造成较大误差，因而与恶劣的监测现场形成矛盾。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种非满管断续流瞬时流量的测量方法与系统，克服现有技术中非满管断续流瞬时流量的测量方法成本较高、误差较大的问题。

本发明的技术方案是：一种非满管断续流瞬时流量的测量系统,包括管道配合装置、自动翻桶装置、浮子开关记录装置和流量积算仪四大部件，所述管道配合装置是该系统的导流部件，整体呈直角，水平段与所测流体管道相连接，竖直段的正下方设置自动翻桶装置，自动翻桶装置是该系统的运动部件，由翻桶、支架、限位绳组成，翻桶为蓄水容器，安装于支架上，翻桶中部靠下位置设有偏心轴，桶底配有重物；所述翻桶内设置有浮子开关记录装置，浮子开关记录装置是该系统的记录部件，由浮子开关和开关量记录仪组成；浮子开关记录装置与流量积算仪相连接。

所述重物为长条形铁块，设置于翻桶底圆直径位置，贯穿整个桶底，其方向与偏心轴轴线垂直，重物靠近浮子开关记录装置的一侧偏重，确保空桶在初始状态向设置有浮子开关记录装置侧倾斜。

所述管道配合装置水平段外径略小于流体管路内径的圆管，竖直段为管道出口方向左、前、右侧均设有挡板的导流槽。

一种非满管断续流瞬时流量的测量方法,包括以下步骤：

(1)测量管段的选取：跌流出流口，管道下方有足够的安装空间；

(2)测量系统安装尺寸确定：需获得待测管道基本尺寸，管道与周围环境障碍物的间距，并根据现场具体情况确定系统的安装尺寸，确保翻桶在翻转过程中不被阻挡；

(3)将测量系统安装、固定，观察翻桶装置在流体冲击下能否连续运转，流量积算仪能否正常输出流体流量；

(4)采集数据和计算：检测时流体流入自动翻桶装置，浮子开关记录装置自动读取数据，流量积算仪计算并输出流量数据。

所述步骤(4)浮子开关记录装置自动读取数据是指流体自槽口落下后，翻桶开始蓄水，桶内水位到达一定高度时，浮子在浮力作用下移至上限位，开关打开，开关量记录仪进行记录，随着桶内水量增加，翻桶逐渐倾斜直至翻倒，桶内液体全部洒出，翻桶随后在底部配重的作用下快速翻回，并在限位绳的辅助下迅速回到初始位置，同时浮子落回下限位，开关关闭，记录仪同步进行记录，这时，一个运动周期结束，翻桶开始下一轮的蓄水活动。

所述步骤(4)流量积算仪计算是：

非满管流的瞬时流量G和累积流量m_T计算公式如下：

上式中，

T——周期时长，s；

T_f——接水阶段耗时，s；

T_l——翻转阶段耗时，s；

G——水流流量，m³/h；

m_f——翻水量，m³；

m_T——第n个周期流下的水量，m³。