在文章《一文弄懂明渠流量计工作原理》中介绍过工业用明渠流量计按测量原理主要分为堰法、测流槽法、流速-水位计算法和电磁流量计法,本文着重介绍不同工作原理的明渠流量计的优缺点。
1、堰式明渠流量计的优点和局限性
优点:结构简单,价格便宜,测量精度和可靠性好。
局限性: 因水头损失大,不能用于接近平坦地面的渠道,堰上游易堆积污物,应定期清理。
2、P槽式明渠流量计的优点和局限性
优点:水中固态物质几乎不沉淀,随水流排出。
局限性:水位抬高比堰小,仅为25%,适用于不允许有大落差的渠道。
3、PB槽式明渠流量计的优点和局限性
优点:在维持自由水面流的管渠内,管壁粗糙度等条件变化会导致流量值变化,而PB槽式流量计几乎不受管壁粗糙度等条件变化的影响,测量值的长期变化小。
PB槽式流量计的水头损失在非满管流测量仪表中属于较小的,喉道部槽顶自清洗效果显著,不必担忧固体物的沉淀和堆积。作为渠道不发生射流的条件,PB槽式流量计上游暗渠坡度必须在 20/1000以下。
局限性:渠道下游侧水深必须小于上游侧水深的 85%,不满足条件测量精度会下降,有时甚至无法测量。
4、流速-水位明渠流量计的优点和局限性
优点:渠道截面形状不限于矩形,圆形、倒梯形或U形均适用,流量范围度宽。
水位离渠床距离从接近零到满位均能测量。暗渠即使达到满管,压力显著增加时还能测量。
由于从流速和水位两个信号求取流量,即使在受背压状态下流动,也能测量;同样也可测逆向流。
几乎不会发生固形物堆积现象。超声流速计和超声液位计不会阻碍流路,其他型式流速传感器和液位传感器尺寸亦相对较小,对流路阻碍也很小。
对于已有渠道安装容易,不需改造渠道工程。
局限性:易受来流流速分布影响,测量场所上下游要有足够长的直渠渠道。
5、潜水式电磁流量计的优点和局限性
优点:无活动件,可测量含有固体颗粒或悬浮体的液体。可使用于受潮水等形成下游侧水位变化的渠道。因设置挡板截流,测量与渠道形状和上游直渠道状况无关。
局限性:水头损失比较大,流量传感器内必须保持满管流。挡板前会有一定程度固形物堆积,要定期清理。
常用液(水)位计
堰式、槽式、流速-水位式流量计,均需配用相应的液(水)位计。明渠流量计常用的液位计有浮子式、电容式、压力式(压力式水深仪、吹气式液位计和小型压力传感器)和超声式。压力式水深仪测量原理、吹气式液位计测量原理和超声式液位计测量原理如下图所示。