渠道流速仪测流培训课件

渠道流速仪测流培训课件第一章水力学基础与测流原理概述水力学基础液体流动的基本规律:连续性与流速分布层流与紊流的区别液体在渠道中流动时遵循连续性原理,即质量守恒定律流速在断面上的流态对测流精度有重要影响雷诺数Re是判断流态的关键参数分布并非均匀,通常表面流速最大,靠近边壁和底部流速较小层流Re2000:流体质点作规则运动,流速分布呈抛物线•断面平均流速通常为表面流速的

0.85-

0.90倍紊流Re4000:流体质点作不规则运动,存在涡旋和脉动•流速分布受渠道形状、粗糙度影响•测点选择需考虑代表性流速与流量的关系流速断面面积流量V SQ单位时间内液体质点通过的距离垂直于水流方向的过水断面单位时间内通过断面的水体体积单位:米/秒m/s单位:平方米m²单位:立方米/秒m³/s流量计算公式其中:Q为流量m³/s,V为断面平均流速m/s,S为过水断面面积m²流速测量的常用方法根据测量原理和应用场景的不同,流速测量方法主要分为三大类每种方法都有其独特的优势和适用范围,选择合适的测量方法对提高测流精度至关重要123机械式流速仪超声波流速仪电磁流速仪工作原理:利用旋转叶轮或转杯,通过水流驱工作原理:利用超声波在水中传播的时间差工作原理:基于法拉第电磁感应定律,导电液动产生脉冲信号或多普勒效应测量流速体切割磁力线产生感应电动势•代表型号:LS20B、LS45A•测量方式:时差法、多普勒法•测量精度:±

0.5%~±

1.0%•适用场景:明渠、灌溉渠道、河流•适用场景:清洁水体、大流量监测•适用场景:导电液体、污水处理•优点:结构成熟、价格适中、适应性强•优点:非接触测量、响应快速、维护少•优点:精度高、无压力损失、量程比宽•缺点:机械磨损、需定期校准•缺点:受水质影响、成本较高水流断面与测点布置上图展示了典型渠道断面的流速分布特征及测点布置方案流速在断面上呈非均匀分布,表层流速最大,底部和边壁附近流速较小合理选择测点位置是获得准确断面平均流速的关键测点布置原则断面选择要求•测点数量根据断面宽度确定通常5-20•选择顺直、稳定的渠段个•避开弯道、汇流口等扰动区•垂线间距应均匀或按面积等分•断面上游至少10倍渠宽的稳定段•每条垂线上设置1-5个测点•标准测点深度:

0.2H、

0.6H或

0.2H、

0.8H第二章渠道流速仪的类型与工作原理机械式流速仪型详解:LS20B工作原理与结构技术参数LS20B型旋桨式流速仪是我国水文测验中广泛使用的标准仪器其核心部件是旋转叶轮,当测速范围水流通过时驱动叶轮旋转,叶轮的旋转通过信号转换器产生电脉冲信号,脉冲频率与流速成正比

0.05~

5.0m/s测速公式测量误差±2%~±3%其中:V:流速m/s起转流速N:测量时段内的总脉冲数≤

0.05m/sT:测量时间s,通常为100秒K:螺距系数仪器常数C:仪器常数修正值水温范围0~40℃机械式流速仪的优势与局限主要优势结构简单可靠:机械结构成熟,故障率低,易于维修适应性强:可在浑水、污水等复杂水质环境中使用价格经济:相比电子式仪器成本低,性价比高操作直观:无需复杂设置,现场读数方便不受电磁干扰:适合电磁环境复杂的工业现场主要局限机械磨损:轴承、叶轮长期使用会产生磨损,影响精度需定期校准:每年至少检定一次,维护成本较高响应较慢:叶轮惯性导致响应时间较长易缠绕:水草、杂物容易缠绕叶轮影响测量低流速误差大:在

0.1m/s的低流速下精度下降明显超声波流速仪工作原理发射超声波声波传播传感器向水中发射已知频率的超声波信号超声波在流动水体中传播,传播速度受水流影响接收信号计算流速另一传感器接收反射或透射的超声波信号根据时间差或频率差计算水流速度时差法原理多普勒法原理测量超声波顺流和逆流传播的时间差,时间差与流速成正比测量超声波被水中悬浮颗粒反射后的频率变化,频率差与流速成正比适用于清洁水体,精度高达±

0.5%适用于含悬浮物水体,需要一定浓度颗粒应用特点:超声波流速仪最大的优势是非接触测量,无压力损失,响应速度快特别适合大口径管道、明渠等场合的在线监测但对水质要求较高,浑浊度过高或气泡过多会影响测量精度电磁流速仪工作原理法拉第电磁感应定律电磁流速仪基于法拉第电磁感应定律:导电液体在磁场中流动时,会产生与流速成正比的感应电动势其中:E:感应电动势VB:磁感应强度TD:测量管道直径mV:平均流速m/sK:仪表常数关键技术特点感应电动势与流速成线性关系,不受液体密度、粘度、温度、压测量精度高力等参数影响精度可达±

0.5%,重复性好无压力损失测量管内无阻流部件量程比宽量程比可达100:1甚至更高双向测量可测量正反双向流动应用限制:电磁流速仪仅适用于导电液体电导率≥5μS/cm,不能测量气体、蒸汽和石油制品虽然测量精度最高,但设备成本也最昂贵,主要用于工业自动化控制和高精度计量场合流速仪类型对比对比项目机械式超声波式电磁式测量精度±2%~±3%±

0.5%~±1%±

0.5%测速范围

0.05~5m/s

0.01~10m/s

0.1~15m/s响应时间3~5秒1秒1秒维护周期每年检定1~2年2~3年适用水质各类水质清洁或含悬浮物导电液体价格范围3千~1万元2万~10万元5万~20万元第三章渠道流速仪的安装与操作流程正确的安装和规范的操作是获得准确测量数据的关键本章将系统介绍流速仪的现场安装要点、详细操作步骤、参数设置方法以及数据记录与处理流程,帮助学员掌握从仪器准备到数据获取的完整技能流速仪安装要点010203断面勘察与选择测量设备准备测点布置标记实地考察测量断面,确保符合测流技术规范要求检查仪器完好性,准备测深杆、固定装置等辅助工根据断面宽度和水深布置测点,做好标记具0405仪器安装固定检查与调试将流速仪安装到测杆上,确保方向正确、固定牢靠检查仪器状态,进行空转测试,确认信号正常断面选择标准安装注意事项•选择顺直、稳定的渠段,长度≥10倍渠宽方向对准:确保传感器轴线与水流方向平行或按说明书要求角度安装•断面形状规则,河床稳定,无冲淤变化垂直度:测杆保持垂直,倾斜角度不超过3°•避开弯道、闸坝、汇流口等水流紊乱区域避免遮挡:传感器前方1米内无障碍物遮挡•水深应满足仪器最小工作水深要求通常≥

0.15m固定牢固:防止水流冲击导致仪器位移或晃动•流速在仪器测量范围内,流态相对稳定安全第一:注意人员安全,必要时使用防护装备操作步骤详解以为例:LS20B开机自检按下电源键,观察显示屏是否正常显示,检查电池电量系统自动进行自检程序,确认各功能模块工作正常如发现异常,应停止使用并检查仪器参数确认核对仪器编号,输入或确认K值螺距系数和C值仪器常数这两个常数来自检定证书,直接影响测量精度同时设置测量时间T,标准测量时间为100秒下放仪器将仪器缓慢下放到预定测点深度,保持测杆垂直等待10-20秒让水流稳定,叶轮转速达到稳定状态确认传感器完全浸入水中且无缠绕启动测量按下启动键开始计时,仪器自动记录脉冲数测量过程中保持仪器位置稳定,避免人为扰动水流观察显示屏实时脉冲计数,判断测量是否正常读取数据测量时间到达后,仪器自动停止并显示测量结果记录总脉冲数N和计算流速V部分仪器可自动计算并显示流速值,应同时记录原始脉冲数以备复核数据记录在测量记录表上详细记录:测点位置、水深、测量时间、脉冲数、流速值、仪器编号等信息每个测点至少测量两次,误差超过5%时应重测参数设置与校准、常数的调整校准注意事项K CK值螺距系数和C值仪器常数是流速仪最重要的技术参数,必须通过国家授权的定期检定要求检定机构检定获得参数设置流程根据《水文缆道测验规范》GB50179-2015和《明渠流量测量速度面积法》GB/T15967-2021规定:1查阅检定证书•新购流速仪首次使用前必须检定找到对应仪器编号的最新检定证书•在用流速仪每年至少检定一次•仪器维修后须重新检定2进入设置菜单•检定应在国家认可的检定槽进行按菜单键进入参数设置界面现场快速校验3输入、值虽然不能替代正式检定,但可在现场进行简单校验:K C按照证书数值准确输入,小数点后保留4位•在静水中检查零点,脉冲数应为0•人工拖动仪器,检查叶轮转动是否灵活4保存确认•对比同一测点多次测量结果的一致性•与其他已检定仪器对比测量结果保存参数,退出设置,重启验证数据记录与处理现场数据记录方法规范的现场记录是数据质量的保障应使用专用测流记录表,记录内容包括:基本信息测点数据计算结果•测量日期、时间•测点编号、起点距•各垂线平均流速•测站名称、断面编号•水深、测深•断面面积•天气、水位•脉冲数N•断面流量•测量人员姓名•测量时间T•平均流速•仪器型号、编号•流速V•备注说明流量计算步骤计算测点流速1根据公式V=N/T×K+C计算每个测点的流速计算垂线平均流速2根据测点数量选择计算方法:一点法、二点法、三点法计算部分面积3每条垂线代表一个部分断面,计算其过水面积计算部分流量4部分流量=部分面积×对应平均流速汇总总流量5总流量为各部分流量之和数据质量控制:每个测点至少测量2次,相对误差不超过5%如超过,应增加测量次数或检查仪器状态关键断面应由两名测量员独立测量,相互校核流速仪操作界面与参数设置主要操作按键功能电源键菜单键确认键长按3秒开机或关机,短按背光开关进入功能菜单,进行参数设置和查询确认选择、保存设置、开始测量上下键清零键菜单导航、数值调整、历史数据查询重置当前测量、清除临时数据不同型号的流速仪操作界面可能有所差异,使用前应仔细阅读产品说明书,熟悉各按键功能和菜单结构建议在室内进行模拟操作练习,熟练掌握后再进行实地测量第四章现场应用案例与故障排查理论与实践相结合才能真正掌握测流技能本章通过典型应用案例,展示流速仪在不同场景下的使用方法,分析常见测量误差的来源,介绍故障诊断与排除技巧,并提供仪器维护保养的实用建议典型测流案例分享农田灌溉渠道流速测量城市排水管渠流量监测背景:某灌区需要精确计量各支渠的配水量,合理分配灌溉用水背景:城市排水系统需要实时监测关键节点的流量数据,用于防汛预警和系统优化挑战:渠道多为矩形断面,流速较低

0.2-

0.8m/s,部分渠段水草较多挑战:排水管渠流速变化大

0.5-

3.0m/s,水质污浊,含有杂质,管道空间有限方案:选用LS20B机械式流速仪,在各支渠设置标准测量断面采用5-8条垂线布置,每条方案:在主要干管安装超声波流速仪,实现在线监测便携式机械流速仪用于现场抽查垂线2个测点

0.2H、

0.8H校核成果:建立了完整的渠系测流网络,流量测量误差控制在±3%以内,为灌溉调度提供准确成果:构建了排水系统流量监测网,实时掌握管网运行状况,暴雨期间准确预报积水风依据险,为城市防汛提供技术支撑测量误差分析流速测量误差来源多样,识别和控制误差是提高测量精度的关键主要误差源包括仪器误差、方法误差和环境误差三大类叶轮卡滞传感器污染轴承磨损、润滑不足导致转动不灵活,低流速下影响显著泥沙、藻类附着增加阻力,改变仪器特性曲线测量时间过短流场不均匀时间不足导致随机误差增大,脉冲数偏少测点位置不代表,断面选择不当,水流紊乱参数设置错误安装角度偏差K、C常数输入错误,测量时间设置不当传感器轴线与流向不平行,产生系统误差误差控制措施仪器因素控制测量方法控制•使用前检查仪器状态,确保转动灵活•合理选择测量断面和测点布置•及时清洁传感器,去除附着物•保证足够的测量时间通常100秒•定期检定,使用有效期内的K、C常数•确保仪器安装角度和位置正确•正确设置参数,避免人为错误•多次重复测量,取平均值常见故障及解决方案故障一无信号或信号异常故障二电池电量不足故障三数据明显偏大或偏小:::现象:启动测量后,显示屏无脉冲计数或计数异现象:显示屏出现低电量警告,仪器自动关机或现象:测量结果与经验值或历史数据差异明显常少工作不稳定可能原因:可能原因:可能原因:•K、C常数设置错误•传感器连接线松动或断裂•电池长期使用电量耗尽•仪器超过检定有效期•叶轮被水草、杂物卡住•低温环境下电池性能下降•安装角度、位置不正确•流速过低,未达到起转流速•电池老化,容量减小•测点选择不具代表性•信号转换器故障解决方法:解决方法:解决方法:

1.及时更换新电池,建议携带备用电池

1.核对检定证书,重新设置参数

1.检查并重新连接传感器线缆

2.低温环境下适当保温

2.及时送检,使用有效检定证书

2.清除叶轮缠绕物,确保转动自如

3.使用正品电池,定期更新

3.调整安装,确保符合规范要求

3.确认流速在仪器测量范围内

4.长期不用时取出电池保存

4.重新勘察测量断面,合理布置测点

4.更换信号转换器或返厂维修

5.与其他仪器对比测量,交叉验证维护与保养建议每次使用后1•用清水冲洗传感器,去除泥沙和附着物•检查叶轮转动是否灵活,有无变形•擦干仪器外壳,避免电子部件受潮2每月维护•检查连接线有无破损、接口是否松动•全面检查仪器外观,紧固螺丝•关机后妥善收纳到保护箱中•清洁叶轮轴承,必要时添加润滑油•测试电池性能,更换老化电池每年检定3•在静水中检查零点,校验基本功能•送国家认可的检定机构进行全面检定•更新维护记录,记录仪器使用情况•获取新的K、C常数和检定证书•对磨损严重的部件进行更换•升级固件和软件到最新版本•评估仪器性能,决定是否继续使用长期存放注意事项如仪器需要长期存放超过3个月,应采取以下措施:•彻底清洁干燥后,涂抹防锈油•取出电池,避免漏液腐蚀电路•存放在干燥、通风、温度适宜的环境•每3个月取出检查一次,通电测试•重新启用前必须进行全面检查和校准现场测量实景上图展示了典型的渠道流速测量作业场景测量人员正在操作流速仪进行流速测量,图中标注了关键操作步骤和注意事项测量准备检查仪器、准备工具、确认测点位置仪器下放保持垂直,缓慢下放到预定深度稳定等待等待水流和仪器状态稳定启动测量按下启动键,计时开始读取记录记录数据,准备下一测点安全注意事项数据质量控制•两人以上协同作业,相互照应•关键测点重复测量,误差≤5%•在桥梁、缆道上作业应系安全带•与历史数据对比,分析异常值•涉水测量应穿防滑鞋,携带救生设备•多人测量时相互校核•恶劣天气雷雨、大风不宜测量•现场及时整理数据,发现问题立即重测•夜间作业必须有充足照明•测量结束后复核计算过程附录一流速仪技术参数对比表:以下对比表汇总了常用流速仪的主要技术参数,便于根据实际需求选择合适的仪器型号型号LS20B LS45A FM-100V5超声波电磁式测量原理旋桨机械式旋杯机械式旋桨机械式时差/多普勒电磁感应测速范围

0.05~5m/s

0.05~4m/s

0.03~6m/s

0.01~10m/s

0.1~15m/s测量精度±

2.5%±3%±

1.5%±1%±

0.5%起转流速

0.05m/s

0.05m/s

0.03m/s

0.01m/s

0.1m/s工作水深≥

0.15m≥

0.12m≥

0.10m≥

0.05m≥

0.20m测量时间100秒100秒30-200秒实时实时电源干电池干电池充电电池充电电池220V/24V防护等级IP65IP65IP68IP68IP68重量

2.5kg

3.0kg

1.8kg

2.2kg

5.5kg价格范围5千~8千6千~1万

1.5万~2万3万~8万8万~15万适用场景明渠、河流深水测量灌溉渠道在线监测管道计量附录二测流计算公式汇总:流速计算公式流量计算方法误差修正公式机械式流速仪测速公式:断面流量基本公式:流速不均匀系数修正:α-流速不均匀系数,一般取

0.85~

0.95式中:V-流速m/s;N-脉冲数;T-测量时间s;K-螺距式中:Q-流量m³/s;Vi-第i个部分断面的平均流速系数;C-仪器常数m/s;Ai-第i个部分断面的面积m²相对误差计算:垂线平均流速计算:部分断面面积计算:一点法:V_m=V_{

0.6H}二点法:V_m=

0.5V_{

0.2H}+V_{

0.8H}同一测点两次测量的相对误差应≤5%三点法:V_m=

0.25V_{

0.2H}+2V_{

0.6H}+V_{

0.8H}式中:Bi、Bi+1-相邻两测点间距m;Hi、Hi+1-相邻流量不确定度评定:两测点水深m综合考虑流速、面积和方法误差附录三相关标准与规范:123水力学基础知识国家计量标准行业技术规范•《水力学》高等教育出版社•JJG1030-2007《流速仪检定规程》•GB50179-2015《河流流量测验规范》•《工程流体力学》清华大学出版社•GB/T15967-2021《明渠流量测量速度面积•CJ/T3063-1997《超声波流量计行业标准》法》•《明渠水力学》水利水电出版社•SL21-2015《灌溉渠道系统量水规范》•SL247-2020《水文资料整编规范》系统学习液体流动的基本规律、流速分布特征、针对不同应用场景,规范了测流断面选择、测点布能量方程等理论知识,为测流工作奠定理论基础规定了流速仪的检定方法、技术要求和测流程序,置、数据处理等具体技术要求是开展测流工作必须遵守的技术标准标准文献获取途径相关标准规范可通过以下途径获取:•国家标准化管理委员会官网www.sac.gov.cn•中国标准出版社www.spc.net.cn•各级水利、计量主管部门•专业图书馆和资料室视频资源推荐视频教程是学习流速仪操作的重要辅助资源以下推荐的视频涵盖了从基础理论到实际操作的各个环节,建议学员结合培训课程反复观看学习科隆流速仪安装与调试便携式流速仪现场操作演示故障排查与维护教程KROHNE详细演示电磁流速仪的现场安装步骤、参数设置真实现场环境下的流速仪操作全过程,包括仪器准针对常见故障的诊断方法和解决方案,包括信号异方法和调试过程适合学习专业流速仪的安装规备、测点布置、下放测量、数据记录等关键环常、精度下降等问题的处理,以及日常维护保养技范和注意事项节巧时长:25分钟|难度:中级时长:18分钟|难度:初级时长:30分钟|难度:中高级推荐观看场景:准备安装在线监测设备前推荐观看场景:首次现场测量前必看推荐观看场景:遇到仪器故障或定期维护时线上学习平台实操练习建议•中国水利学会网络课堂•观看视频后在室内模拟操作•水文测验技术培训平台•对照视频逐步完成现场测量•仪器厂商官方技术视频库•记录操作中的问题和心得•专业论坛和技术交流群•与同行交流分享经验培训总结与答疑关键知识点复习仪器原理理论基础机械式、超声波、电磁式流速仪的工作机理和技术水力学原理、流速与流量关系、测量方法分类特点维护管理操作技能故障诊断、误差控制、日常保养、定期检定安装要点、参数设置、测量流程、数据处理常见问题解答Q:流速仪多久需要检定一次Q:如何判断测量数据是否可靠Q:低流速情况下如何提高测量精度A:根据国家规定,在用流速仪每年至少检定一次A:同一测点重复测量,相对误差应≤5%;与历史数据A:延长测量时间至少100秒;选用起转流速更低的新购仪器首次使用前必须检定,维修后也需要重新对比无明显异常;多台仪器比对结果一致;数据符合仪器;增加测点数量;避开扰动区域;确保仪器状态良检定水力学规律好欢迎学员提出更多问题,我们将安排专门时间进行现场答疑和经验交流谢谢观看联系方式与后续支持持续学习建议理论学习:深入研读水力学和测量规范技术咨询热线实践操作:多参与现场测量,积累经验400-XXX-XXXX技术交流:加入专业技术群组,分享心得持续提升:关注新技术、新标准的发展工作日9:00-17:30证书考取:争取获得水文测验工职业资格在线技术支持鼓励各位学员将培训所学应用到实际工作中,在实践中不断提升测流技能,为水tech@example.com资源管理和水利工程建设贡献专业力24小时内回复量!培训资料下载www.training.example.com课件、视频、标准文献。