王來印

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心東營分中心，山東 東營 257000）

我國水資源匱乏，調(diào)水工程在維持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展中起著關(guān)鍵性作用，如何提升調(diào)水工程測(cè)流的精度，對(duì)緩解水資源匱乏壓力，提升水資源利用率等方面具有重要意義。傳統(tǒng)調(diào)水工程測(cè)流中，多采用流速儀，但流速儀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且長時(shí)間在惡劣環(huán)境運(yùn)行極易發(fā)生各種故障，不利于調(diào)水工程運(yùn)行穩(wěn)定性和智能化的提升。

超聲波流量計(jì)中融入了先進(jìn)的電子技術(shù)和材料技術(shù)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、提升現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)精度方面具有顯著優(yōu)勢(shì)?；诖耍_展超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測(cè)流中的應(yīng)用研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

棘洪灘入庫泵站設(shè)計(jì)流量23.0m3/s。棘洪灘水庫設(shè)計(jì)最高蓄水位14.2m，總庫容1.58 億m3，相應(yīng)水面面積14.529km2，設(shè)計(jì)死水位6.5m，死庫容4780 萬m3，相應(yīng)水面面積13.66km2，最大調(diào)節(jié)庫容1.104 億m3，向青島市日供水規(guī)模為33.23 萬t（凈日供水30 萬t）。本項(xiàng)目位于引黃濟(jì)青東營市境內(nèi)的預(yù)備河管理站，換能器安裝在倒虹閘前200m水流平穩(wěn)處。

2 超聲波流量計(jì)原理與安裝調(diào)試

2.1 原理

一套完整的超聲波流量計(jì)由超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、電子線路、流量顯示、累計(jì)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)共同組成。超聲波流量計(jì)測(cè)流原理如圖1 所示。

圖1 超聲波流量計(jì)測(cè)流原理圖

從圖1 中可以看出，超聲波流量計(jì)測(cè)流的主要原理是：通過檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲波造成的影響來對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量，主要利用了時(shí)差法。先用換能器1 發(fā)射超聲波，經(jīng)過渠道壁1、流體、渠道壁2 后，被另一側(cè)的換能器2 接收到。同時(shí)，換能器也同樣發(fā)射同頻率超聲波，經(jīng)過渠道壁2、流體、渠道壁1 之后，被換能器1 接收。但由于流速的存在，使得二者接收的時(shí)間不同，存在一定的時(shí)間差，通過時(shí)間差，就可以獲知流速，從而到具體的流量值。

2.2 安裝調(diào)試

超聲波流量計(jì)安裝調(diào)整主要涉及以下內(nèi)容：

（1）換能器安裝。要先定位換能器安裝的具體位置，在調(diào)水工程渠道兩側(cè)精確定位適合換能器安裝的位置，多采用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行定位，保證換能器和調(diào)水渠中心線成45°夾角。換能器安裝完成后，還要結(jié)合調(diào)水工程實(shí)際情況，確定安裝參數(shù)，如聲路長、聲路角、水位計(jì)高程等。

（2）主機(jī)安裝。超聲波流量計(jì)主機(jī)安裝的關(guān)鍵在于保證超聲波信號(hào)電纜和電源線能夠準(zhǔn)確連接。尤其是在信號(hào)電纜鋪設(shè)時(shí)，兩個(gè)端頭要做好標(biāo)記，避免發(fā)生錯(cuò)接和混接。

（3）系統(tǒng)調(diào)試。首先，輸入超聲波流量計(jì)實(shí)測(cè)安裝參數(shù)；然后，在調(diào)水渠道有水的情況下，通過流量計(jì)進(jìn)行自檢，檢查每個(gè)聲路的實(shí)際工作情況，在靜水狀態(tài)下檢查一次，動(dòng)水狀態(tài)下再檢查一次，保證靜水狀態(tài)下水流測(cè)值為0，間接檢查流量計(jì)的準(zhǔn)確性；最后，檢查超聲波流量計(jì)輸出參數(shù)，如果一切達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就可以正常使用。

3 超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測(cè)流中的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用超聲波流量計(jì)技術(shù)規(guī)范

（1）超聲波流量計(jì)標(biāo)有“接地”標(biāo)示線路，要在其他設(shè)備之前連接。

（2）用于連接RICTRL、RIMOUSTT 的電線和電纜必須適應(yīng)最低80℃的環(huán)境溫度。

（3）提供一個(gè)外部開關(guān)或斷路器，從而可以從電源起完全斷開設(shè)備電源。這個(gè)開關(guān)或斷路器應(yīng)安裝在設(shè)備附近,易于獲取，并且標(biāo)記為一個(gè)電源供電的分離器。設(shè)備必須以開關(guān)或斷路器不受阻的方式安裝。

3.2 RISONIC Modular 流量計(jì)的應(yīng)用要點(diǎn)

在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器上設(shè)置一個(gè)和RISONIC Modular 流量計(jì)相互匹配的系統(tǒng)，本工程在應(yīng)用RISONIC Modular 流量計(jì)時(shí)，將其安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN 導(dǎo)軌上，取得了良好效果，具體情況如圖2 所示。

圖2 主機(jī)箱子中RISONIC modular 流量計(jì)的安裝

為保證RISONIC Modular流量計(jì)運(yùn)行的穩(wěn)定性和測(cè)流進(jìn)度，在配置RISONIC 模塊時(shí)，需要結(jié)合調(diào)水工程實(shí)際情況，正確合理的連接各項(xiàng)硬件設(shè)備，具體連接線路示意圖如圖3 所示。

為保證RISONIC Modular流量計(jì)的應(yīng)用效果，需要嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行連接：

（1）連接24V 電源到RICTRL 電源上，將RICTRL 電源連接到RIMOUSTT 電源輸入。

（2）合理連接超聲波換能器。通過直徑為16mm2的低阻抗線，連接RIMOUSTT EARTH 到有效地。通過一根交叉線，如RJ-45 連接RICTRL 以太網(wǎng)界面LAN1 到臺(tái)式電腦或是筆記本電腦，用另一根交叉線，將以太網(wǎng)界面LAN2 連接到RIMOUSTT 以太網(wǎng)界面LAN2。

（3）詳細(xì)檢查狀態(tài)指示燈的工作狀態(tài)，保證每個(gè)模塊都能正確供電和運(yùn)行。

3.3 同軸/雙層屏蔽電纜的應(yīng)用

在調(diào)水工程中應(yīng)用RISONIC Modular 流量計(jì)時(shí)，可以選擇同軸電纜，也可以選擇雙層屏蔽電纜。其中，同軸電纜應(yīng)用在傳感器缺乏接地保護(hù)，通過壓力管道連接到保護(hù)地?；蛘逺ISONIC Modular 流量計(jì)中所有的導(dǎo)體和換能器之間完全隔離的情況。同軸電纜連接時(shí)，要漏出大約13mm 屏蔽層，如果是外折屏蔽層，則要漏出大約10mm 芯線。連接芯線和屏蔽層到RIMOUSTT 模塊上，具體如圖4 所示。

圖3 硬件設(shè)備接線圖

圖4 同軸電纜連接示意圖

3.4 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置時(shí)，要先對(duì)電腦中的網(wǎng)絡(luò)適配器進(jìn)行檢查，保證適配器處于正確配置狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)適配器連接到RICTRL 的RICTRL 的流程如何下：第一步，電機(jī)計(jì)算機(jī)“開始”按鈕，選擇打開控制面板，在開展面板中找到“網(wǎng)絡(luò)和共享中心”。第二步，選擇更改適配器設(shè)置，點(diǎn)擊屬性。第三步，選擇選擇“Internet Protocol Version 4 (TCP/IPv4) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議版本4”，點(diǎn)擊“屬性”。第四步，選擇“使用以下IP 地址”，進(jìn)入“192.168.1.10”作為IP 地址和“255.255.255.0”作為子網(wǎng)掩碼。點(diǎn)擊“確定”，重啟您的電腦（如需要）。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)模式中的系統(tǒng)配置

配置RICTRL 應(yīng)用，推薦的方法是在標(biāo)準(zhǔn)模式中：標(biāo)準(zhǔn)模式中允許如下工作：選擇主測(cè)量中的應(yīng)用程序、配置次測(cè)量中的應(yīng)用程序、添加模擬和數(shù)字輸入/輸出、定義數(shù)據(jù)記錄任務(wù)。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了超聲波流量計(jì)在調(diào)水工程測(cè)流中的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，超聲波流量計(jì)測(cè)流精度、測(cè)流自動(dòng)化等方面有顯著優(yōu)勢(shì)。但在具體應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合調(diào)水工程的實(shí)際情況，合理選擇同軸/雙層屏蔽電纜，合理設(shè)置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行系統(tǒng)配制，才能發(fā)揮出超聲波流量計(jì)應(yīng)有的作用和價(jià)值，值得調(diào)水工程管理單位高度重視。