EN
Новини
Посібник з вимірювання лічильниками потоку
Time : 2025-08-14
Вступ
Витрата означає об'єм рідини, що проходить через задану точку за одиницю часу. У вимірюваннях водних ресурсів витрата зазвичай визначається в одиницях, таких як кубічні фути на секунду (cfs), кубічні метри на секунду (cms), галони на хвилину (gpm) або інші аналогічні одиниці. Точне вимірювання витрати є критичним для застосувань, що включають системний контроль, розрахунки та проектування. У цій статті викладено кілька поширених методів вимірювання витрати та надано відповідну довідкову інформацію.
Рівняння неперервності для витрати
За умов стаціонарного режиму (тобто незмінного в часі) принцип неперервності диктує, що вода, яка надходить в один кінець труби, має виходити з іншого кінця. Рівняння неперервності виражається як:
Витрата = Швидкість × Площа поперечного перерізу
За стаціонарних умов добуток швидкості та площі поперечного перерізу залишається постійним у будь-якій точці вздовж труби. Наприклад, якщо швидкість виміряно як 10 футів на секунду, а площа поперечного перерізу становить 10 квадратних футів, то витрата буде дорівнювати 10 × 10 = 100 кубічних футів на секунду.
Методи вимірювання витрати у відкритих каналах
Візуальний метод оцінки
Цей базовий підхід передбачає оцінку витрати шляхом візуального визначення швидкості та площі поперечного перерізу. Використання лінійки може підвищити точність вимірювання площі, а секундомір може використовуватися для вимірювання часу, за який плаваючий сміття подолає відому відстань, щоб оцінити швидкість.
Застосування: Сценарії з малою витратою або приблизна оцінка порядку величини.
Метод глибини до витрати (рівняння Маннінга)
Коли відомі геометрія та нахил каналу, а також рівномірний потік, рівняння Менінга обчислює витрати води за допомогою вимірювань глибини. Формула встановлює зв’язок між швидкістю, глибиною, нахилом та коефіцієнтом шорсткості Менінга (n).
Примітка: Не підходить для поступового змінного потоку (наприклад, підняття рівня води вгору від гребель). Цей метод часто використовує Геологічна служба США (USGS), застосовуючи гідравлічні моделі для встановлення зв’язку між рівнем води та витратами.
Основні вимірювальні пристрої
Споруди, такі як жолоби або водозливи, примушують потік проходити через критичну глибину, створюючи однозначний зв’язок між глибиною та витратою.
Переваги: Безконтактні вимірювання, висока надійність.
Недоліки: Можливі втрати напору. Вважається найбільш точним методом для вимірювання витрати у відкритих каналах.
Прилади для вимірювання площі та швидкості (AV-прилади)
Ці прилади вимірюють глибину (перетворену на площу) та швидкість (за допомогою доплерівського ультразвуку або оптичного відстеження поверхні) для обчислення витрати води за допомогою рівняння неперервності. До поширених брендів належать ISCO, ADS та Hach (прилади Sigma та Marsh-McBirney).
Застосування: короткочасний контроль каналізації.
Недоліки: потребує занурення сенсора, частого обслуговування та забезпечує меншу точність порівняно з основними пристроями.
Лічильники витрати часу проходження сигналу
Створені для великих труб нафтової промисловості, вони використовують час проходження ультразвукової хвилі між датчиками для обчислення швидкості.
Переваги: висока точність за рахунок профілювання швидкості по поперечному перерізу.
Недоліки: більш висока вартість через складну установку.
Методи вимірювання витрати в наповнених трубах
Витратоміри Вентурі
Використовують ефект Вентурі — звуження потоку для створення перепаду тиску, вимірюваного за допомогою принципу Бернуллі.
Застосування: чиста вода; стічні води можуть забивати тискові отвори.
Турбінні лічильники витрати
Механічні пристрої для вимірювання витрати за швидкістю обертання турбіни.
Обмеження: придатні лише для чистої води; тверді домішки у стічних водах можуть заблокувати турбіну.
Магнітні лічильники витрат
Працюють на основі закону електромагнітної індукції Фарадея, виявляючи напругу, наведену рухом рідини у магнітному полі.
Переваги: не створюють додаткового гідравлічного опору; сьогодні доступні для використання у відкритих каналах.
Висновок
Кожен метод має унікальні переваги, обмеження та рівні точності. Вибір відповідної методики залежить від конкретних вимог застосування. Хмарні аналітичні інструменти можуть підвищити ефективність обробки даних та оцінки продуктивності лічильників витрати.
