[发明专利]一种测量动态泥沙体积浓度方法及装置

摘要

本发明涉及一种测量动态泥沙体积浓度方法及装置，其包括以下步骤：1）设置一测量动态泥沙体积浓度装置，该装置包括一连接在水箱底部的管道，在所述管道的两个不同高程上分别取测点一和测点二，在测点一和测点二处各设置有一压力传感器；2）准备阶段：①测量并确定两个测点间清水水头损失系数；②测量计算泥沙密度ρ_S；3）测试阶段：计算确定浑水密度ρ_h及清水密度ρ_W，并计算确定泥沙体积浓度C_V。本发明装置不仅可应用于垂直直管道上，还可以扩展应用于水电站和水泵站等常用的倾斜直管道上。本发明可以广泛用于浑水有压测试系统的泥沙浓度测量和类似测量仪器的标定等。

主权项

1.一种测量动态泥沙体积浓度方法，其包括以下步骤：1）设置一测量动态泥沙体积浓度装置，该装置包括一连接在水箱底部的管道，在所述管道的两个不同高程上分别取测点一和测点二，在测点一和测点二处各设置有一压力传感器；2）准备阶段：①测量并确定两个测点间清水水头损失系数水流由上至下流动时，清水水头损失系数：首先，在测量动态泥沙体积浓度装置中运行清水，并选择包括最大和最小流量在内进行N次测量，其中N=3～5，测量的清水流量依次记为Q_1i，其中i＝1,2,…,N；每次测量清水流量Q_1i时分别测量测点一、二处压力p_11i、p_12i，其中i＝1,2,…,N；每次测量的清水密度为ρ_W1i，其中i＝1,2,…,N；其次，计算测点一至测点二清水水头损失Δh_12i＝Z-(p_12i-p_11i)/(ρ_W1i·g)，其中Z为两个测点间高程差，g为重力加速度；最后，计算各清水流量Q_1i时水头损失系数清水水头损失系数A_1i的N点平均值其中N=3～5；水流由下至上流动时，清水水头损失系数：首先，在测量动态泥沙体积浓度装置中运行清水，并选择包括最大和最小流量在内进行N次测量，其中N=3～5，测量的清水流量依次记为Q_2i，其中i＝1,2,…,N；每次测量清水流量Q_2i时分别测量测点一、二处压力p_21i、p_22i，其中i＝1,2,…,N；每次测量的清水密度为ρ_W2i，其中i＝1,2,…,N；其次，计算测点二至测点一清水水头损失Δh_21i＝(p_22i-p_21i)/(ρ_W2i·g)-Z，其中Z为两个测点间高程差，g为重力加速度；最后，计算各清水流量Q_2i时水头损失系数清水水头损失系数A_2i的N点平均值其中N=3～5；②测量计算泥沙密度ρ_S首先，将泥沙颗粒拌匀，按需要取一定质量的泥沙颗粒烘干，用天平或其它高精度称重设备称取所需烘干后泥沙质量M_S；其次，将称过质量的泥沙全部加入能够计量容积的标准容积桶内，将已测量容积V_W的清水倒入标准桶内，搅拌均匀，使泥沙和清水充分融合，直至泥沙颗粒周围无气泡；最后，测量浑水体积V，按式V_S＝V-V_W计算泥沙或相同矿物质的固体颗粒在浑水中所占体积V_S，按式ρ_S＝M_S/V_S计算泥沙密度ρ_S；3）测试阶段：计算确定浑水密度ρ_h及清水密度ρ_W，并计算确定泥沙体积浓度C_V①在测量动态泥沙体积浓度装置中运行浑水，水流由上至下流动时，记测点一与测点二处压力分别为p₁₁、p₁₂，浑水流量Q₁，通过测量及计算同温度下清水密度ρ_W1；水流由下至上流动时，记测点一和测点二处压力分别为p₂₁、p₂₂，浑水流量Q₂，通过测量及计算同温度下清水密度ρ_W2；且清水密度ρ_W为水流由上至下流动时清水密度ρ_W1和水流由下至上流动时清水密度ρ_W2其中之一；②根据水流由上至下流动时，浑水流量Q₁和清水水头损失系数A_1i的N点平均值A₁，计算确定测点一至测点二浑水水头损失根据水流由下至上流动时，浑水流量Q₂和清水水头损失系数A_2i的N点平均值A₂，计算确定测点二至测点一浑水水头损失③计算确定浑水密度ρ_h：水流由上至下流动时，通过式计算管口以下管道内浑水密度ρ_h1，其中，Δp₁＝p₁₂-p₁₁为两个测点间压差，g为重力加速度，Z为两个测点间高程差，Δh₁₂为测点一至测点二浑水水头损失；水流由下至上流动时，通过式计算管口以下管道内浑水密度ρ_h2，其中，Δp₂＝p₂₂-p₂₁为两个测点间压差，g为重力加速度，Z为两个测点间高程差，Δh₂₁为测点二至测点一浑水水头损失；且浑水密度ρ_h为水流由上至下流动时管口以下管道内浑水密度ρ_h1和水流由下至上流动时管口以下管道内浑水密度ρ_h2其中之一；④计算泥沙体积浓度C_V：通过式计算水流由上至下流动时泥沙体积浓度C_V1，其中，ρ_h1为水流由上至下流动时管口以下管道内浑水密度，ρ_W1为水流由上至下流动时清水密度，ρ_S为泥沙密度；通过式计算水流由下至上流动时泥沙体积浓度C_V2，其中，ρ_h2为水流由下至上流动时管口以下管道内浑水密度，ρ_W2为水流由下至上时清水密度，ρ_S为泥沙密度；且泥沙体积浓度C_V为水流由上至下流动时泥沙体积浓度C_V1和水流由下至上流动时泥沙体积浓度C_V2其中之一。