1 概况

尊村灌区是山西省一座大型多级提水工程，由于渠道老化，淤沙沉积严重，上水损耗率比较高，而且各泵站测流误差人为影响因素较大。2001年，为了加强管理，提高测流的精确性，尊村引黄灌溉管理局通过公开招标，进行UF-911型管道超声波流量计安装。

超声波流量计主机为彩色液晶显示，简体中文WINDOWS操作界面。流速、流量、累计流量、管道工作状态及对应测量值的起止日期等参数均可同时显示，并具有存储功能。此外还可以现场打印测流数据或通过RS-485通讯口与公用LCU通讯实现数据共享。

超声波流量计具有以下特点：能测特大流量，最大管径可达15m，最大渠宽可达100m；测量精度高，对于有压管道其测量精度可达±0.5%；对直管段长度要求低，在弯管附近也能进行高精度测量；自动化程度高；通用性强，圆形管道(钢管或混凝土管)、方形涵、开敞的明渠和河流都能测量，并且可以根据管路条件及对测量精度的要求，分别采用2，4，8声道任意组合。

2 超声波测流计工作原理

超声波流量计采用时差法测流，在管壁上布置有2只换能器P1和P2，其间距(声路长)为L，管中流速为v，c为静止流体中的声速，在水流作用下声波沿正向传播所经历的时间(称为正向传播时间T2)比逆向传播所经历的时间(称为逆向传播时间T1)要短，超声波测流正是利用这一时间差来实现的。正、逆向传播时间表示为：

T1=L /(C+Vcosθ)，

T2=L /(C- Vcosθ)。

3 尊村灌区对安装超声波流量计的技术要求

3.1 含沙量

一级站抽水含沙量大，且有杂草(数量较少)，流道结构复杂。平均含沙量最大45.1kg/m3，最小4.51kg/m3。

二至七级泵站压力管道输水含沙量为10kg/m3~15kg/m3，最大不超过30kg/m3，悬移质泥沙中大于0.05mm粒径砂重量百分比小于5%。另外水流含有少量杂草。

3.2 水质

pH值为8.2，总硬度(以碳酸钙计)为200mg/L。

3.3 气候

工程地处内陆，属温带季风型大陆气候，干旱少雨。室外极端最高气温为42℃，极端最低气温为-15℃，输水水温最低为0℃，最高为25℃。相对湿度不大于80%。

3.4 工作参数

一级站为矩形扩展型现浇钢筋混凝土流道，二至七级站为圆形预应力钢筋管道(六至七级站出水管有一段钢管)。一至七级站均为满管压力流。

工作压力：0~0.6MPa，

管内流速：0.5m/s~2.9m/s。

根据尊村引黄的实际，施工单位选用H110型外插式换能器和H210型500K内贴式换能器进行安装。该换能器发射功率大，穿透力强，外壳及导流头均为改性尼龙材料，具有良好的自润滑性，抗泥沙磨损性强。其中内贴式换能做成双体备份结构，安装有2个探头，即使一个工作受到影响，另外一个也可正常工作，大大延长了使用和检修寿命。

4 安装质量控制

4.1 事前控制

4.1.1 开工前准备工作

根据各泵站现场具体情况，施工单位进场后要提供详细的施工组织设计，报监理部批准实施，并积极进行开工前准备工作，经监理部检查，及时发布开工令。

4.1.2 设备及原材料进场检查

设备到货后，监理单位会同建设单位驻工地代表施工单位共同开箱检查验货，各种设备和型号必须符合采购合同要求，并有标定证书、出厂合格证、产品说明书。安装过程中所有用于现场的材料均必须有产品合格证，防止使用“三无”产品。

4.2 事中控制

施工单位要提供质量体系文件或质量手册，质量保证应符合ISO 9001标准。

4.2.1 对仪器的要求

流量计的配置要适应在引黄含泥沙水流介质中使用，具有良好的抗泥沙磨损和可靠的测量精度，具体要求如下：

第一，7座泵站配7台流量计，每台流量计配1套扩展主机箱。

第二，每面流量计屏需配置1台UPS电源，为扩展主机箱提供电源；配置可现场打印接口及打印机；配置与公用LCU进行通信的RS-485接口；配置彩色液晶显示器。

第三，在各级泵站最多达到8条压力管道运行条件下，能准确可靠地监测过水流量，流量测量精度应不低于±1.5%的要求，还应能储存累积过水流量，累计运行时间。

第四，主机箱内应装有超声波发射、接收系统和计算机系统，微机系统中的存储单元应有足够的容量，应有掉电保护功能，在装置断电时能保持所有数据不丢失，在主机箱面板上装有液晶显示器和操作键盘，可顺序显示同时工作的1台至8台水泵的流量测量结果，显示参数为：瞬时流量、累积水量、管道流速及对应测量值的起止日期等。累积水量在任何情况下都不能归零。同时应记录流量计的开、停机时间。

第五，换能器配有专门的换能器安装座，维修及更换外插式换能器时，不影响管道的正常工作。

4.2.2 主机安装

主机安装部位根据各泵站的情况合理布置，要便于管理和观察。主机安装就位后，连接好换能器电缆与电源线。

4.2.3 换能器

一级泵站：采用四声道超声波流量计，配置H210型500K内贴式换能器，安装部位在钢筋混凝土出水管道上。

二至四级泵站：采用二声道超声波流量计，配置H210型500K内贴式换能器，安装部位在钢筋混凝土出水管道上。

五级、六级泵站：采用二声道超声波流量计，配置H110型外插式换能器，安装部位在出水管道的钢直管处。

换能器的安装与定位，是整个测流计安装的关键，它有两个要点：一是管道中心的确定，二是换能器的定位，换能器定位一般在管内定位(对于外插式换能器的安装，当管径直径小于1.5m时，采用管外定位)。由于换能器底座有一定厚度，安装过程中存在理论位置和实际位置的差值，所以在确定了换能器的理论位置后，一定要用专用工具进行修正。修正方法严格按《超声波测流仪安装手册》要求执行。

4.2.4 电缆连接

现场安装的射频电缆要求保持整段电缆安装，力求减少电缆接头，与其它设备连接处要严格连接，电缆两头做识别标记。

5 流量计调试

系统开机前必须做好以下几项工作：流量计接在交流220V电源上，且符合要求；控制机箱面板电源开关处于“关”位置；换能器电缆已接好；已接好串行口和打印机；被测管道已充满水。以上准备工作就绪后开机，将实测参数及其它相关参数输人流量计(包括通用参数、断面参数、声路参数)。检查流量计自检及各声路的工作状况，各测量数据的正确性流量计输出(如串行口、打印机)的工作情况。进人正常测量状态后，观察有无异常情况。

6 建议

第一，由于测流仪是一种比较精密的测流仪器，而且价格比较高，丢失和损坏对建设单位会带来很大损失，所以应加强防护和管理。

第二，超声波流量计的使用，应专人负责，在上岗前应进行岗前培训。

第三，备用换能器电缆接头埋入地下不利于正常检修维护，因此最好设置外置端线盒。