九波明渠堰槽流量计WL-1A1

一、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“”和“”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“”和“”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”???。仪表允许设置最多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，复盖最早的记录。

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）。

二、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

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。

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）。

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。

4、设置参数

仪表使用的现场条件差别很大，要求的附加功能也不同。仪表安装后，必须通过按键设置参数，以适合应用。不需要的功能，可以不设相应的参数。

做为流量计使用，有两组参数是必须设置的：

①、校对仪表的液位。

参见第十章***节

②、设置仪表的水位-流量表。

参见第十章第2节

三、关于仪表显示的说明

1、显示流量:

仪表工作于流量计状态，上电后显示如图十四。流量显示状态下，显示屏上有十项内容。

①：瞬时流量的柱条显示。粗黑色柱条长，表示瞬时流量大；柱条短，表示瞬时流量小。柱条长度到最下边瞬时流量为“0”。柱条长度到最上边，瞬时流量为柱条上方的数值。该数值对应参数表中的“系统参数”[20/24]“流量量程”。

②：累计流量被清零的时间。“02.03.28.15:”表示02年03月28日15时累计流量回零。

③、④：仪表探头收到校波、回波的状态指示。收到校波或回波，对应的指示为“”；没收到校波或回波，对应的指示为“”。本仪表是通过超声波测量的，仪表工作正常情况下，必须收到校波和回波。由于量水槽内水面波动，回波会闪动，或短时间收不到。仪表用回波消失前的数值替代。长时间收不到，则要检查探头安装位置是否正常。如校波、回波都收不到，则要考虑探头引线是否断掉，或探头是否损坏。

⑤：打印机指示。打印机在线，指示为“”； 打印机不在线，指示为“”。仪表正在向打印机送数据，“”闪动。

⑥：通讯状态指示。与参数表设置有关（“串口参数”[1/5]“输出口位”）。

“输出口位”设置“232”：指示为“232” 字符。收到数据，“232”字符后出现“”；发送数据，“232”字符闪动。

“输出口位”设置“485”：指示为“485” 字符。收到数据，“485”字符后出现“”；发送数据，“485”字符闪动。

“输出口位”设置“调制解调器”：调制解调器在线，指示为“MD” 字符；调制解调器不在线，指示为“” 字符。收到数据，“MD”字符后出现“”；发送数据，“MD”字符闪动。“输出口位”设置为“调制解调器”有两种，“调制解调器1次”和“调制解调器4次”。分别表示当出现一次振铃，或出现四次振零开始建立载波连接。当设为“调制解调器4次”时，调制解调器不在线时，指示为“232” 字符。

“输出口位”设置为“GSM”：通讯模块在线，并查到注册，指示为“” 符号；通讯模块不在线，指示为“” 符号；通讯模块在线，正在查找注册，“”闪动。收到数据，“”符号后出现“”；发送数据，“”符号闪动。“”符号的大小表示接收信号强弱。

⑦：记录内容指示。与参数表设置有关（“记录内容”[01/11]“选项”）。“记录内容”仅选流量，指示为“FLOW”。 “记录内容”选择了其它项，指示按3s间隔交替显示被选记录内容的数值，如“H=0.102”、“I1=4.000”等。如果被显示项的数值在不合格域，显示的数值闪动。

⑧：瞬时流量数值。“581.9L/s”表示581.9升/秒。计量单位也可以是“m3/h”（立方米/每小时）。计量单位通过参数表“系统参数”[2/24]“流量单位”设置。

⑨：日历钟。“ 02.05.10.14:54’00” ”表示02年05月10日14时54分00秒。日历钟通过参数表“日历钟校准”来校准。

⑩：累计流量。“01509581m3”表示从“02年03月28日15时”到“02年05月10日14时54分00秒”，本流量计流量累计总数为：1509581 m3。

2、查看历史记录：

仪表面板上有四个按键：    。在仪表显示流量状态下，按  键或  键，仪表显示屏转换成显示历史记录状态。如图十五。在显示历史记录状态同时按下  和  键，或三分钟内没有按键，显示屏反回显示流量状态。

历史记录的***行（参见图十五左图）“02年05月10日14时54分”表示本屏显示的是02年05月10日14时54分的分钟记录。其中分钟数“54”反白显示。通过按  键或  键，可以把反白显示位移动到分钟、小时、日期、月份的数字上。显示的历史记录按反白数字所在的位置分别为：分钟记录、小时记录、日期记录、月份记录。

通过按  键或  键，可以把时间向前或向后改变。例如按  键后，从图十五中图的14时变为图十五右图的13时；按  键后，从图十五右图的13时变为图十五中图的14时。

历史记录的***行（参见图十五左图）“（0.150分）”表示本记录期间内，仪表运行的时间，其中扣除了仪表停电的时间。

历史记录的第三行（参见图十五左图）“ΣQ=0.000m3”表示本记录期间内流量的累计值。