EN
Nyheter
Vägledning för flödesmätning
Time : 2025-08-14
Introduktion
Flöde syftar på volymen av vätska som passerar genom en given punkt per tidsenhet. Inom mätningar av vattenresurser kvantifieras flöde vanligtvis i enheter såsom kubikfot per sekund (cfs), kubikmeter per sekund (cms), gallon per minut (gpm), eller andra liknande enheter. Exakt flödesmätning är avgörande för applikationer såsom systemstyrning, fakturering och ingenjörsutformning. Denna artikel skisserar flera vanliga metoder för flödesmätning och ger relevant bakgrundsinformation.
Kontinuitetsekvation för flöde
Vid stationära förhållanden (det vill säga oförändrade över tid) innebär kontinuitetsprincipen att vattnet som kommer in i ena änden av ett rör måste lämna genom den andra änden. Kontinuitetsekvationen uttrycks som:
Flöde = Hastighet × Tvärsnittsarea
Vid stationära förhållanden förblir produkten av hastighet och tvärsnittsarea konstant i vilken punkt som helst längs röret. Till exempel, om hastigheten mäts till 10 fot per sekund och tvärsnittsarean är 10 kvadratfot, blir flödeshastigheten 10 × 10 = 100 kubikfot per sekund.
Metoder för mätning av öppen kanalströmning
Visuell uppskattningsmetod
Denna grundläggande metod innebär att man uppskattar flödet genom visuell bedömning av hastighet och tvärsnittsarea. En linjal kan förbättra areamätningens noggrannhet, medan en stoppur kan användas för att mäta hur lång tid det tar för flytande skräp att färdas en känd sträcka för att uppskatta hastigheten.
Tillämpningar: Lågflödesscenarier eller grova uppskattningar.
Djup-till-flödesmetod (Mannings ekvation)
När kanals geometri och lutning är kända och flödet är jämnt, beräknar Mannings ekvation flödet med hjälp av djupmätningar. Formeln relaterar hastighet till djup, lutning och Mannings ytråhetskoefficient (n).
Observera: Olämplig för gradvis varierande flöde (t.ex. bakvatten ovanför dammar). United States Geological Survey (USGS) använder ofta denna metod, med hydrauliska modeller för att fastställa nivå-flödesrelationer.
Primära mätutrustningar
Konstruktioner som flumes eller dammbommars tvångsflöde genom kritiskt djup, skapar en ett-till-ett-relation mellan djup och flöde.
Fördelar: Icke-kontaktmätning, hög tillförlitlighet.
Nackdelar: Potentiell huvudförlust. Ansås vara den mest exakta öppna kanalsmetoden.
Area-hastighetsmätare (AV-mätare)
Dessa mäter djup (omvandlas till area) och hastighet (via Doppler-ultraljud eller optisk ytbewägelseföljning) för att beräkna flöde med hjälp av kontinuitetsekvationen. Vanliga märken inkluderar ISCO, ADS och Hach (Sigma och Marsh-McBirney-mätare).
Tillämpningar: Korttidsövervakning av avlopp.
Nackdelar: Kräver sensorns nedsänkning, frekvent underhåll och erbjuder lägre noggrannhet än primära enheter.
Flödesmätare med transittid
Utvecklade för stora rör i petroleumindustrin, använder ultraljudsvågors transittid mellan sensorer för att beräkna hastighet.
Fördelar: Hög precision genom hastighetsprofilmätning i tvärsnittet.
Nackdelar: Högre kostnad på grund av komplex installation.
Metoder för flödesmätning i fullt rör
Venturimätare
Använder Venturi-effekten – begränsar flödet för att skapa ett tryckfall som mäts med Bernoullis princip.
Tillämpningar: Rent vatten; avloppsvatten kan orsaka igensättning av tryckportar.
Turbinflödesmätare
Mekaniska enheter som mäter flöde via turbinns rotationshastighet.
Begränsningar: Lämplig endast för rent vatten; fasta ämnen i avloppsvatten kan kila fast turbinen.
Magnetiska flödesmätare
Fungerar enligt Faradays induktionslag, upptäcker spänning som induceras av vätskerörelse genom ett magnetfält.
Fördelar: Inget tillägg av tryckförlust; finns nu tillgänglig för öppna kanaler.
Slutsats
Varje metod har unika fördelar, begränsningar och nivåer av noggrannhet. Valet av lämplig teknik beror på specifika applikationskrav. Molnbaserade analysverktyg kan förbättra datahantering och prestandautvärdering för flödesmätare.
