[其他]可进行流态判别的闸门流量计

说明书

本实用新型属于一种新型的水流量的测试仪器，特别是用在不具有专用量水建筑的中小型闸门的过水量计量场合。

大型明渠的流量测量一般采用的方法有流速一面积法，量水堰法，文丘利水槽法等。这些方法本身均很大缺陷，如流速一面积法不能连续地测量流量，堰槽等方法均需要专门的量水建筑使投资费用加大，也会造成渠道的水头损失。因而，目前国内大多数中、小型闸孔的过水量测量均采用落后的人工水位观测、人工计算的方法。这种观测方法的前提是预定两次观测中间流量是恒定的，由于观测次数不可能过于频繁因而造成观测结果存在较大的误差，这不仅因为实际水流量不可能恒定，还在于闸门流量实际上受闸门开启程度及上、下游水位等综合条件影响而形成过闸水流的不同流态。虽然目前设计了几种自动记录和计算仪器，但均无法根据过闸水流的实际状态做出精确的计量。

本实用新型的目的即是设计一种可以做流态判别的自动水量记录监测仪器，它可以在不另建量水建筑的情况下连续而准确地计量过闸水量，它可以判别过闸水流的四个流态（无闸控制自由流、淹没流、有闸控制自由流和淹没流。）并据判别自动选择相应的水力学计算公式计算各态下的水流量，且累计过水量。

本实用新型的设计构思如下：在上、下游和闸门上分别设置三个位置传感器，来量测上、下游水位和闸门开启程度（见图13）。采样值径模数转换后受时序控制电路控制依次向可编程计算器输入，每分钟完成一个采样、输入循环。另据位置传感器输出的相应的讯号设计了流态判别环节电路（电原理图见图11）用来判别流态，选择相应的流量计算公式。本装置假定一分钟时间间隔内流量恒稳，实际上计算结果已达足够的精度。计算器显示屏上可随时显示即时时刻的上、下游水位，闸门开度及流量，也可随时读取累积过水量显示在液晶屏上。由于本实用新型采用低压直流电源供电，且可按不同的闸门建筑结构调整流量系数，因而可广泛地应用各种简陋的环境和野外作业。

本实用新型的构思依靠一个可编程计算器EL－5100来实现，使用者可根据计算器所规定的程序语言将计算公式和待定系数值输入到计算器内存中存贮，存贮完毕后计算器即处于待计算状态。本流量计所用到的计算公式分别对应于各种流态即闸门受控时的自由流和淹没流，闸门全开时的自由流和淹没流。供计算选用的变量值有三个，即上、下游水位和闸门开度，它们依所设位置传感器每分钟监测输入一次。公式中的系数大量实验数据的总结。现以平底闸（图13）为例说明计算公式如下：

（1）闸门全开自由流：

Q＝mbH2gh]]>

（2）闸门全开淹没流：

Q＝φbh_H2g(H-hH)]]>

（3）闸门受控自由流：

Q＝μbh_W2g(H-0.65hw)]]>

（4）闸门受控淹没流：

Q＝μ′（1＋ (0.65h_w)/(H) ）bhw

其中：

Q：过闸水量

b：闸门净宽度

g：重力加速度

H：上游水位

h_H：下游水位

h_W：闸门开度

m，φ，μ，μ′：为各态对应的流量系数，对于不同环境可参照下表：

根据测试的具体情况和环境将四种公式中对应的各种参数输入计算器，只等输入上、下游水位和闸门开度数值并判别流态选定公式后即可立即求出对应的过闸水流量。

下面结合附图进一步说明本实用新型的构思是如何实现的。

图1是本流量计的逻辑功能框图。

图2是位置传感器的结构示意图。

图3是位置传感器中的槽轮、变速机构（10）和电位器（5）的连接结构图。

图4是位置传感器中机电式干簧管磁石计数器的结构示意图。

图5是位置传感器中计数器的十进位齿轮结构示意图。