WL-1A1型超声波明渠流量计

一、用途

本仪表与量水堰槽配用，主要用来测量具有自由流条件的渠道内的污水流量。仪表工作时，传感器不与被测流体接触，避免了渠道内污水的沾污和腐蚀。用于测量污水流量，可以比其它形式的仪表，具有更高的可靠性。

本仪表有数据存储功能。除存储本仪表流量记录外，还可以接入其它仪表的（4～20）mA信号，同时记录（如水质测量仪表：COD、PH等， 多4路）。存储的记录可以通过仪表上的按键查看，或通过打印机打印，或通过RS-232、RS-485、GSM短信远程通讯传输。

本仪表适用于环保部门监测企事业单位的污水排放，适用于污水处理厂测流量。

二、仪表的组成及外形尺寸

    1、仪表的组成

    本仪表产品主要由仪表、探头部分组成（参见图二）；关键零部件采用：计算机板、显示板、液晶屏、液位传感器（探头）。

     图二、仪表的组成

    注意：超声波明渠流量计应用中，必须与量水堰槽配合使用。本产品没有提供量水堰槽。应用中根据应用现场条件，参考本说明书的第七章，或其它资料自行构造。

    2、仪表的结构和外形尺寸（参见图

    3、仪表的显示屏（参见图五a）

三、主要技术指标及技术参数

1.  流量范围：10L/s～10000L/s （由配用的量水堰槽的种类、规格确定）

2.  累计流量：8位十进制数，累满8位后自动回零，重计

3.  流量准确度：±5％（1%～3％配用量水堰槽的不确定，再附加上1%～2％的仪表测量误差）

4.  测距范围：0.4m～2m（从探头底部起0.4m内是盲区，0.4m～2m内为测距范围）

5.  测距准确度：±3mm （在1m量程内标定的结果）

6.  液位分辩：1mm

7.  工作环境温度：-20℃～55℃

（交流供电，且仪表内有附加自伴热时可以：-35℃～55℃，附加自伴热要在订货时声明）

8.  仪表防护等级：仪表显示部分：IP66(仪表下部的过线孔要堵死)；探头部分：IP68

9.  供电电源：

交流供电：（220V±22V）  6W （使用仪表自伴热时为26W）

直流供电：12V±2V 120mA  [直流供电时，仪表没有（4～20）mA输出和继电器动作]

交流、直流供电同时存在时，仪表使用交流供电；交流掉电，自动接通直流。

11. 仪表日历钟计时误差: < 5分钟/每月

12. 仪表数据存储量：

    每月、每天、每小时的记录：仅记录流量 ＞2年，附加其它仪表4路 ＞4个月

每分钟的记录：仅记录流量 ＞8小时，附加其它仪表4路 ＞4小时

14. 接入其它仪表的(4～20)mA电流：

仪表内部采样电阻： 200Ω；负端与仪表地端共接

    可以接入的数量：I1、I2、I3、I4共4路

13. 可以配接的打印机：接口插座， DB25插孔

设定为“打印记录”时：EPSON兼容（建议配用TP-μp40T）

    设定为“定时打印”时：仅TP-μp40T （需用该打印机内的汉字库）

14. (4～20)mA电流输出：

外部负载电阻：(0～500)Ω

误差： 0.5％ (相对仪表示值)

负端与仪表地端共接 (根据应用要求可改成悬浮地输出)

输出内容：流量、液位可选

15. RS-232：接口插座，DB9插针

    编码方式： 1起始位，8数据位，1停止位，有奇偶校验位或无校验位

    波特率： 300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,43200,57600可选

    通讯协议：怡文、金源、西交、九波等（见第十章第10节“远程通讯”）

16. 继电器：

    控制方式： 每累计设定的m³闭合一次、液位报警、液位上限、液位下限可选

    类型： 单刀双掷 （常开、常闭）

    触点容量： AC250V 1A ；DC30V 1A

四、仪表的工作原理

    1、量水堰槽测流量的原理    明渠内的流量越大，液位越高；流量越小，液位越低（参见图五b）。对于一般的渠道，液位与流量没有确定的对应关系。因为同样的水深，流量的大小，还与渠道的横截面积、坡度、粗糙度有关。在渠道内安装量水堰槽（参见图六），由于堰的缺口或槽的缩口比渠道的横截面积小，因此，渠道上游水位与流量的对应关系主要取决于堰槽的几何尺寸。同样的量水堰槽放在不同的渠道上，相同的液位对应相同的流量。量水堰槽把流量转成了液位。通过测量量水堰槽内水流的液位，再根据相应量水堰槽的水位-流量关系，反求出流量。常用的量水堰槽种类如图六。

     图六、常用的量水堰种类

    量水堰槽的水位-流量关系可以从国家计量检定规程《明渠堰槽流量计》JJG711-90中查到。本说明书的第七章摘抄了一些常用的类型。

    每种类型的量水堰槽，都有自己的固定水位-流量对应关系。计算水位-流量关系时，三角堰要求要有渠道宽B、开口角度、上游堰坎高p的参数；矩形堰要有渠道宽B、开口宽b、上游堰坎高p的参数；巴歇尔槽只要求有喉道宽度的参数b。

    2、超声波测液位原理（参见图七）

    本仪表采用超声波回声测距法测液位。探头固定安装在量水堰槽水位观测点上方（水位观测点的位置见堰槽构造说明）。探头对准水面。探头向水面发射超声波。超声波经过t1时间，走过E1距离，碰到校正棒。一部分超声波能量被校正棒反射，并被探头接收（仪表显示器上用“Ó”和“œ”提示是否收到“校波”）。仪表记下这段时间的长度t1。超声波的另一部分能量绕过校正棒，经过t2的时间到达水面。这部分能量被水面反射后，被探头接收（仪表显示器上用“Ó”和“œ”提示是否收到“回波” ）。仪表记下这段时间的长度t2。校正棒已经固定在探头上。校正棒的长度E1不会变化。仪表根据t1与t2的比例，再乘以E1，求出水面到探头的距离D，D=E1╳t2/t1。

   安装仪表时，通过按键向仪表内存内设置探头到“水位=0”的距离L（“系统参数”][13/24]“探头距离”）。仪表从内存读取参数L，用L减去D，求出液位H，（H=L-D）。

    由于产品生产中,E1的长度不完全一致；电路的延迟也不一致。仪表实际计算液位时使用的运算式为：H=L-KD，其中“K”为线性修正系数。“K”的数值要经过标定来确定。仪表的参数表中“系统参数”][14/24]“修正系数”用于存储“K”，仪表出厂时的标定值记在仪表箱体的右侧标签上（参见图二）。

    3、仪表的工作原理（图八）仪表控制探头发射和接收超声波。按图八的过程转为液位（单位：m）。再通过查水位-流量表，把液位转成流量（单位可以是：L/s，或m³/h）。

    水位-流量表是存储在仪表里的一组数据。通过仪表上的按键可以向仪表的存储器中输入。本仪表的水位-流量表是按相等的液位间隔存储的。例如使用三角堰时，液位的间隔设为为“0.01m”。仪表的内存中存有：液位=“0.00m”时对应的流量=“0.0000L/s”；液位=“0.01m”时 对应的流量=“0.0136L/s”；液位=“0.02m”时对应的流量=“0.0772 L/s”；液位=“0.03m”时对应的流量=“0.2127L/s”•••。仪表允许设置 多50个点的液位及对应的流量数据。一般设置30个点便能满足应用要求。一些常用的液位-流量表已预先设置在仪表内。使用时通过参数表选择对应的堰槽种类就可以得到相应的水位-流量表。仪表内没有的水位-流量表，要把堰槽种类设为“自定义”，并逐点的设入水位-流量数据。

    仪表把瞬时流量按时间累加，得出累计流量。累计流量共8位数字。当累计满8位时，自动回零，重新累计。不管是由于仪表自己累计满8位回零，或是人为通过按键清除累计使累计回零，仪表都会记忆回零的时间。并在显示屏 “累计流量清零时间”的位置上显示出来(图五a)。

    仪表内有两组历史数据记录存储器。其中一组用于存储每小时、每日、每月的历史计录。如果仅存储流量、累计流量，可存储多于两年的记录；同时存储液位、I1、I2、I3、I4只能存储四个月的记录。另一组用于存储每分种的历史记录，如果仅存储流量、累计流量，可存储多于八小时的记录；同时存储液位、I1、I2、I3、I4，只能存储四小时的记录。两组存储器都是循环使用，即存储器存满时，复盖 早的记录。

    I1、I2、I3、I4是从接线端子上接入的其它仪表的(4～20)mA电流信号。仪表内部的采样电阻为200Ω。通过按键在“计录内容” ][01/11]“选项”内选定了某端子时，仪表同时存储记录该端子上外接仪表的历史记录。还会在显示屏上的“记录”位置，交替地显示被选仪表的瞬时示值。

    从仪表上输出的电信号有四种：(4～20)mA电流模拟信号，根据参数设置可以为瞬时流量或液位；继电器的开关量，根据参数设置，或按每累计多少流量动作一次，或按液位的上下报警点动作，或仅按液位的上限，或仅按液位的下限；RS-232数字信号，根据参数设置，按通讯协议约定的格式输出；打印机接口，根据设置，或按等间隔逐条打印，或按历史记录连续打印。

    仪表支持RS-232、RS-485、调制解调器、GSM无线通讯模块的数据传输。RS-232、RS-485接口已装在仪表上（图二十二，面板背面的：A、B、GND）。可以通过按键在RS-232和RS-485之间切换。使用调制解调器需要从RS-232上外接。GSM无线通讯模块较小，可以装在仪表内部。使用调制解调器、GSM无线通讯模块向计算机通讯，另需专用的计算机软件。使用GSM无线通讯模块传送短消息，可以使用普通的手机（参见附录四）。

五、安装方法

    1、安装量水堰槽

    使用本仪表测量流量，在明渠上必须要有量水堰槽。量水堰槽的构造和安装方法见本说明书第七章“量水堰槽构造及安装的技术参考”。

    2、安装探头

    探头要安在探头支架上。产品出厂没有配支架，需要根据现场所使用的量水槽的构造条件

    探头在渠道上的安装位置要符合量水堰槽的要求。一般三角堰、矩形堰要安装在堰板上游，距离堰板相当于 过堰水深的3倍～4倍（ 过堰水深是指，流量刚好等于零时液位为零，流量增到 时对应的液位）；巴歇尔槽在进口收缩段的1/3位置（参见图十）。
自行加工。加工方法参见图九。探头支架可以做成“门”字形，安装时跨装在渠道上。注意留出安装探头的孔。如果渠侧墙允许，也可以用两根角钢如图九做成探头支架。

    安装探头时，校正棒要朝下。探头和支架固定要牢靠，不能活动。探头一旦活动，水位基准点就变化了，影响测量的准确度。探头要垂直对准水面，不能歪斜。

    由于探头发出的超声波有一定的张角。安装探头时，注意不要使声波传播的路径上有多余反射面（参见图十一）。

    3、仪表的安装 

    仪表背面有四个挂钩（见图三）。仪表出厂时，配有两个两端带孔的支板。把支板钉在墙上，利用仪表背面的挂钩挂在墙上。

    仪表附近应安装交流220V的三孔插座，中心孔接地。用拔插仪表上的电源插头接断电。

    仪表下面有四个PG7过线孔。可以向仪表内接入外径φ4～φ6的引线。穿入导线后，要把过线孔的锁母拧紧。不使用的过线孔，也要用一段短导线插入过线孔内，然后拧紧。不使外部气体进入仪表内部，可以延长仪表使用寿命。