渗流量自动化监测培训实用教案

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1、 主要用于坝体、坝基、基岩等水工建筑物采用量水堰法进行渗流主要用于坝体、坝基、基岩等水工建筑物采用量水堰法进行渗流量观测的自动遥测仪器。量观测的自动遥测仪器。 量水堰法适用于量水堰法适用于1L/S1L/S300L/S300L/S范围内的渗流量观测。量水堰一般范围内的渗流量观测。量水堰一般选用三角堰或矩形堰：三角堰适用于流量为选用三角堰或矩形堰：三角堰适用于流量为1L/S1L/S70L/S70L/S的量测范围，的量测范围，而矩形堰适用于流量大于而矩形堰适用于流量大于50L/S50L/S的情况的情况(qngkung)(qngkung)。当渗流量小于。当渗流量小于1L/S1L/S时，可采用容积法观测

2、。时，可采用容积法观测。 通过安装自动化仪器测量量水堰的堰上水头后，通过水力学公式通过安装自动化仪器测量量水堰的堰上水头后，通过水力学公式就可计算出渗漏水量。就可计算出渗漏水量。第1页/共31页第一页，共31页。 为减少流量为减少流量(liling)(liling)计算误差，量水堰的计算误差，量水堰的建造必须满足水力学的各项要求，如堰槽应建造必须满足水力学的各项要求，如堰槽应采用矩形断面、表面需光滑平整、堰槽尺寸采用矩形断面、表面需光滑平整、堰槽尺寸及堰板加工安装需规范、堰内水流平稳不得及堰板加工安装需规范、堰内水流平稳不得有淹没流、堰槽一般设在排水沟的直线段上、有淹没流、堰槽一般设在排水沟的

3、直线段上、测量堰上水位的测量点需在堰板上游测量堰上水位的测量点需在堰板上游3 35 5倍倍堰上水头处等。堰上水头处等。第2页/共31页第二页，共31页。在明渠设置标准化了的量水堰槽，在明渠设置标准化了的量水堰槽，并在规定位置测量水位并在规定位置测量水位(shuwi)，则流过堰槽的流量与水位则流过堰槽的流量与水位(shuwi)成单值关系。根据相应成单值关系。根据相应流量公式或经验公式或用查表法流量公式或经验公式或用查表法由测出的水位由测出的水位(shuwi)值换算出值换算出流量值。流量值。 第3页/共31页第三页，共31页。第4页/共31页第四页，共31页。第5页/共31页第五页，共31页。对于

4、(duy)直角三角形缺口薄壁堰，有汤姆逊公式qv=1.4h5/2式中qv流过堰板的流量；h水位。另外，还有斯特里克兰公式。当然，在计算机技术已广泛渗透到仪表中的今天，将ISO1438/1中的函数表格装入仪表中，采用查表和线性内插的方法得到的流量值，更能同标准保持一致。第6页/共31页第六页，共31页。 国内常用国内常用(chn yn)(chn yn)的测量堰上水头的传的测量堰上水头的传感器有多种，这里主要介绍感器有多种，这里主要介绍NVWGNVWG型振弦式型振弦式精密量水堰仪和精密量水堰仪和RLRL型电容式量水堰渗流量型电容式量水堰渗流量仪。仪。第7页/共31页第七页，共31页。RLRL型电容

5、式量水堰渗流量仪的结构及工作原理见图型电容式量水堰渗流量仪的结构及工作原理见图1 1。通过测。通过测量堰上水位变位而求得流量。依据堰形要求，在堰板前（量堰上水位变位而求得流量。依据堰形要求，在堰板前（3 35 5）H H处引一水管，通过接头接入量水堰仪的容器内。量水堰处引一水管，通过接头接入量水堰仪的容器内。量水堰仪在其主体的上、下位置安装有二只圆筒，在主体容器内浮仪在其主体的上、下位置安装有二只圆筒，在主体容器内浮子中装有一中间极，当堰上水位变化时，则浮子带动中间极子中装有一中间极，当堰上水位变化时，则浮子带动中间极在二只圆筒板中差动变化，则通过检测差动电容在二只圆筒板中差动变化，则通过检测

6、差动电容C1C1和和C1C1的比的比值值(bzh)(bzh)，即可测得水位的变化。，即可测得水位的变化。对直角三角堰：对直角三角堰： Q Q1.4H5/21.4H5/2设计者可以依据工程具体情况选择各种堰型，设计者可以依据工程具体情况选择各种堰型，Q Q与与H H间的关系间的关系可由试验率定而得。可由试验率定而得。第8页/共31页第八页，共31页。第9页/共31页第九页，共31页。 RL RL型电容式量水堰渗流型电容式量水堰渗流(shn li)(shn li)量仪主要量仪主要性能指标性能指标（1） 量程：100mm水柱（2） 最小读数；0.2mm水柱（3） 综合精度(jn d)：0.1mm0.

7、2mm（4） 长期稳定性：0.05FS/年第10页/共31页第十页，共31页。 RL RL型电容式量水堰渗流型电容式量水堰渗流(shn li)(shn li)量的观测量的观测电容感应式传感器测出的堰上水头(shutu)变化为： H（ZiZ0）Kf（ZiZ0）为首次电容比输出与本次电容比之差。Kf传感器分辩率mm/字则： HH0十HH0：首次测堰上水位，可用水位测针测量H为本次堰上水位。而： Q=CHn上式中系数n取决于堰口形状，流量系数C是由水力学实验求得的常数，将上述公式编程，检测装置只要测量Zi即可求出i时的流量Qj第11页/共31页第十一页，共31页。 RL RL型电容式量水堰渗流型电容

8、式量水堰渗流(shn li)(shn li)量仪性量仪性能特点能特点（1） 采用差动电容感应原理，结构简单，响应快，传感器温度系数小，测量精度高，运行可靠，与步进马达比较无传动机构锈蚀，卡死问题，与微压传感器相比无零飘、时飘误差。（2） 适应环境能力强，能在相对湿度100的环境里长期(chngq)稳定地工作。（3） 通用性好，与变形单元采用同一检测控制单元，使用维护方便。第12页/共31页第十二页，共31页。 RL RL型电容式量水堰渗流量仪现场安装型电容式量水堰渗流量仪现场安装(nzhung)(nzhung)、调试、调试第13页/共31页第十三页，共31页。各个工程依据具体流量情况选择堰形，

9、堰形选定后，按布设位置，在堰板前（35）H处(H为堰上水头)用一水管将水头引入量水堰水位计中。RL型电容式量水堰渗流量仪的安装尺寸如图2所示。土建施工时即将安装底座按要求埋入、调平。待混凝土固化后，将量水堰堰渗流量仪安装在底座上，用水管接通堰上水位，调整初始位置之后，用水准调平仪器。最后用三芯屏蔽电缆将量水堰堰渗流量仪与专用数据采集模块相连接，即可构成完整的测量(cling)系统 第14页/共31页第十四页，共31页。NVWGNVWG系列振弦式精密量水堰仪主要由顶盖、系列振弦式精密量水堰仪主要由顶盖、振弦式感应部件、浮筒、热敏电阻、连通振弦式感应部件、浮筒、热敏电阻、连通管、安装调节支架、电缆

10、及密封管、安装调节支架、电缆及密封(mfng)(mfng)组件等组成，见图组件等组成，见图3 3。连通管用于将被测对。连通管用于将被测对象的水引入仪器圆筒内，使圆筒内的水面象的水引入仪器圆筒内，使圆筒内的水面与被测对象的水面一致。与被测对象的水面一致。第15页/共31页第十五页，共31页。图3 NVWG系列(xli)振弦式精密量水堰仪第16页/共31页第十六页，共31页。通过仪器下部的连通管将监测对象的水引入仪器圆通过仪器下部的连通管将监测对象的水引入仪器圆筒内，仪器中悬挂的圆柱不锈钢浮筒浸在水中，当筒内，仪器中悬挂的圆柱不锈钢浮筒浸在水中，当水位计水位变化时，浮筒所受的水浮力发生变化引水位计

11、水位变化时，浮筒所受的水浮力发生变化引起感应部件钢弦的应力发生变化，从而改变钢弦的起感应部件钢弦的应力发生变化，从而改变钢弦的振动频率。测量时利用电磁振动频率。测量时利用电磁(dinc)(dinc)线圈激拨钢弦线圈激拨钢弦并量测其振动频率，频率信号经电缆传输至频率读并量测其振动频率，频率信号经电缆传输至频率读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到水位的数装置或数据采集系统，再经换算即可得到水位的变化量。同时由仪器中的热敏电阻可同步测出仪器变化量。同时由仪器中的热敏电阻可同步测出仪器安装点的温度值。安装点的温度值。 第17页/共31页第十七页，共31页。振弦式仪器的量测量采用频率模数振弦式仪器的

12、量测量采用频率模数F F来度量，其定义为：来度量，其定义为：式中式中f f为振弦式仪器中钢丝为振弦式仪器中钢丝(n s)(n s)的自振频率。的自振频率。NVWGNVWG系列振弦式精密量水堰仪感应的水位与频率模数和温度的关系如下：系列振弦式精密量水堰仪感应的水位与频率模数和温度的关系如下： F=f2/1000 F=f2/1000 式中式中f f为振弦式仪器中钢丝为振弦式仪器中钢丝(n s)(n s)的自振频率。的自振频率。NVWGNVWG系列振弦式精密量水堰仪感应的水位与频率模数和温度的关系如下：系列振弦式精密量水堰仪感应的水位与频率模数和温度的关系如下： H HK F K F b tb t式

13、中：式中：H H 水位变化量（水位变化量（mmmm），上升为正；），上升为正；k k 水堰仪最小读数（水堰仪最小读数（mm/ kHz2mm/ kHz2），由厂家所附卡片给出；），由厂家所附卡片给出；F F 频率模数输出值相对于基准值的变化量；频率模数输出值相对于基准值的变化量；b b 水堰仪的温度修正系数（水堰仪的温度修正系数（mm/ Cmm/ C），由厂家所附卡片给出；），由厂家所附卡片给出；t t 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位CC。如需要得到更高的拟合精度，也可以采用非线性拟合公式计算：如需要得到更高的拟合精度

14、，也可以采用非线性拟合公式计算： 式中式中a a、b b、c c为非线性拟合系数，由厂家所附卡片给出。为非线性拟合系数，由厂家所附卡片给出。第18页/共31页第十八页，共31页。第19页/共31页第十九页，共31页。第20页/共31页第二十页，共31页。（1 1） 依据设计确认的堰上水头，参照规范对量水堰的技术要求，在堰板上游约依据设计确认的堰上水头，参照规范对量水堰的技术要求，在堰板上游约3 35 5倍的堰上水头处设置精密量水堰仪的引水管。在堰壁一侧挖一个倍的堰上水头处设置精密量水堰仪的引水管。在堰壁一侧挖一个30cm30cm40cm40cm宽、深度在精密水位计口下宽、深度在精密水位计口下1

15、2cm12cm的基坑，如图的基坑，如图4 4所示。为保证所示。为保证(bozhng)(bozhng)精密量精密量水堰仪内的水位与堰槽内的水位紧密联动，连通水管的长度应尽量的短。水堰仪内的水位与堰槽内的水位紧密联动，连通水管的长度应尽量的短。（2 2）将仪器安装底板埋在坑内，底板要保持水平。）将仪器安装底板埋在坑内，底板要保持水平。（3 3）将仪器的调节支架、筒座安装在底板上，注意保持筒座水平。）将仪器的调节支架、筒座安装在底板上，注意保持筒座水平。（4 4）把仪器连通水管接入堰槽内，注意密封。）把仪器连通水管接入堰槽内，注意密封。（5 5）将顶盖上的三个固定螺丝取下，顶盖取出，将敏感部件下面的

16、连接螺钉与）将顶盖上的三个固定螺丝取下，顶盖取出，将敏感部件下面的连接螺钉与浮筒上盖的螺钉孔相连接。连接时必须注意转动浮筒而不能使连接螺钉转动，确浮筒上盖的螺钉孔相连接。连接时必须注意转动浮筒而不能使连接螺钉转动，确保敏感部件中钢丝不受转动，否则会使仪器损坏。小心将顶盖及浮筒放入仪器外保敏感部件中钢丝不受转动，否则会使仪器损坏。小心将顶盖及浮筒放入仪器外筒内，旋上顶盖上的三个固定螺丝。筒内，旋上顶盖上的三个固定螺丝。（6 6）精心调整三只调节杆上的螺钉，使悬挂着浮筒的钢丝在小孔正中间。）精心调整三只调节杆上的螺钉，使悬挂着浮筒的钢丝在小孔正中间。（7 7）布设电缆，仔细检查、调整好后，仪器就可

17、测出频率读数。）布设电缆，仔细检查、调整好后，仪器就可测出频率读数。第21页/共31页第二十一页，共31页。NVWGNVWG系列振弦式精密量水堰仪仪器电缆系列振弦式精密量水堰仪仪器电缆(dinln)(dinln)为为4 4芯屏蔽电缆芯屏蔽电缆(dinln)(dinln)，其中红、，其中红、黑色芯线接振弦式传感器线圈芯线；仪器电缆黑色芯线接振弦式传感器线圈芯线；仪器电缆(dinln)(dinln)的白、绿芯线接温度传感器芯线的白、绿芯线接温度传感器芯线第22页/共31页第二十二页，共31页。NRL型渗漏量仪主要(zhyo)是用来自动化测量渗漏量小于1L/s的流体。NRL型渗漏量仪主要(zhyo)

18、由引水部件和测量部件组成。第23页/共31页第二十三页，共31页。原理原理(yunl)当流量计不进行测量时，流体直接从排水口排出；当流量计进行测量时，通过仪器内的引水装置将流体引入容器中并开始计时，在容器内安装有液位开关，当液位开关给出信号时，停止计时。液体的流速可以通过容器中的体积除以计量时间(shjin)得到。第24页/共31页第二十四页，共31页。数据采集数据采集(cij)及处理系统及处理系统第25页/共31页第二十五页，共31页。型号型号(xngho)、规格及技术指标、规格及技术指标型号、规格及技术指标型号：NRL量程：0.612 l/min， 0.630 l/min综合(zngh)精

19、度：5% 第26页/共31页第二十六页，共31页。使用使用(shyng)环境环境正常工作正常工作(gngzu)(gngzu)条件：条件：0 0 环境温度环境温度5050；相对湿度：相对湿度：100%100%供电电压：供电电压：DC24V DC24V 第27页/共31页第二十七页，共31页。安装安装(nzhung)要求要求仪器的引水管与底板间有400mm的距离。因此，要求排水沟的液面与安装仪器的底板间应有不小于400mm的高差。排水管排出的水应能及时流走。仪器安装应尽量保持水平，目测(mc)不得倾斜。仪器排水管与排水沟相通，排水沟内的流体只能通过引水管排出。可以在引水管处沏一个堵墙，将引水管埋入

20、堵墙内。第28页/共31页第二十八页，共31页。应用应用(yngyng)实例实例第29页/共31页第二十九页，共31页。RLRL型电容式量水堰渗流量仪或型电容式量水堰渗流量仪或NVWGNVWG系列振弦式精密量水堰仪安装系列振弦式精密量水堰仪安装(nzhung)(nzhung)埋埋设完毕后，可通过电缆接入设完毕后，可通过电缆接入“DAMS“DAMSIVIV型智能分布式安全监测数据采集系统型智能分布式安全监测数据采集系统”的数据采集单元的数据采集单元(DAU)(DAU)进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据进行测量，该系统能实现自动定时监测，自动存储数据及数据处理，并能实现远距离监控和管

21、理。及数据处理，并能实现远距离监控和管理。渗流量自动化监测的重点是自动化测量堰上水头，因此，为了保证测量的准确渗流量自动化监测的重点是自动化测量堰上水头，因此，为了保证测量的准确性，以下几方面需特别注意：性，以下几方面需特别注意：（1 1）保持仪器进水口畅通。建议在仪器进水口附近设置滤网以拦截水中杂质）保持仪器进水口畅通。建议在仪器进水口附近设置滤网以拦截水中杂质及水面漂浮物；及水面漂浮物；（2 2）堰槽、堰板的加工及安装）堰槽、堰板的加工及安装(nzhung)(nzhung)必须满足水力学要求。必要时，应必须满足水力学要求。必要时，应对堰槽、堰板进行水力学试验，对流量计算公式进行必要的修正；对堰槽、堰板进行水力学试验，对流量计算公式进行必要的修正；（3 3）定期对自动化测量的堰上水头进行人工校核；）定期对自动化测量的堰上水头进行人工校核；（4 4）定期清理堰槽表面、堰板堰口部位的附着物；）定期清理堰槽表面、堰板堰口部位的附着物；（5 5）仪器周围保持清洁。固定螺栓表面定期涂黄油防锈。）仪器周围保持清洁。固定螺栓表面定期涂黄油防锈。第30页/共31页第三十页，共31页。感谢您的观看(gunkn)！第31页/共31页第三十一页，共31页。