渗流量自动化监测培训

RL型电容式量水堰渗流量仪现场安装、调试
各个工程依据具体流量情况选择堰形，堰形选定后，按布设 位置，在堰板前（3~5）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 整的测量系统
NVWG型振弦式精密量水堰仪测量原理
振弦式仪器的量测量采用频率模数F来度量，其定义为： 式中f为振弦式仪器中钢丝的自振频率。 NVWG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 式中f为振弦式仪器中钢丝的自振频率。 NVWG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：
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 水位计水位变化时，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 振动频率。测量时利用电磁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安装点的 温度值。
RL型电容式量水堰渗流量仪的结构及工作原理见图1。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（3～5）H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C1和C1的比值，即可测得水位的变化。 对直角三角堰： Q＝1.4H5/2 设计者可以依据工程具体情况选择各种堰型，Q与H间的 关系可由试验率定而得。
RL型电容式量水堰渗流量仪主要性能指标
（1） 量程：100mm水柱 （2） 最小读数；0.2mm水柱 （3） 综合精度：0.1mm～0.2mm （4） 长期稳定性：＜0.05％FS/年
RL型电容式量水堰渗流量的观测
电容感应式传感器测出的堰上水头变化为： ΔH＝（Zi－Z0）Kf
（Zi－Z0）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： H＝H0十ΔH H0：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=C•Hn 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
RL型电容式量水堰渗流量仪性能特点
（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。
3.2 NVWG型振弦式精密量水堰仪
NVWG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 通管、安装调节支架、电缆及密封组件等组 成，见图3。连通管用于将被测对象的水引 入仪器圆筒内，使圆筒内的水面与被测对象 的水面一致。
图3 NVWG系列振弦式精密量水堰 仪
NVWG型振弦式精密量水堰仪测量原理
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。
3.测量仪器
国内常用的测量堰上水头的传感器有多 种，这里主要介绍NVWG型振弦式精 密量水堰仪和RL型电容式量水堰渗流 量仪。
3.1 RL型电容式量水堰渗流量仪
2.测量原理
在明渠设置标准化了的量水堰槽， 并在规定位置测量水位，则流过 堰槽的流量与水位成单值关系。 根据相应流量公式或经验公式或 用查表法由测出的水位值换算出 流量值。
对于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。
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。
为减少流量计算误差，量水堰的建造必 须满足水力学的各项要求，如堰槽应 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 水流平稳不得有淹没流、堰槽一般设 在排水沟的直线段上、测量堰上水位 的测量点需在堰板上游3～5倍堰上水 头处等。
式中a、b、c为非线性拟合系数，由厂家所附卡片给出。
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NVWG型振弦式精密量水堰仪主要技术参数
NVWG型振弦式精密量水堰仪安装
（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 3～5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 30cm×40cm宽、深度在精密水位计口下12cm的基坑，如图4所示。为保证精 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。 （2）将仪器安装底板埋在坑内，底板要保持水平。 （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。 （4）把仪器连通水管接入堰槽内，注意密封。 （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 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。 （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。
ΔH＝K ΔF ＋b Δt 式中：ΔH —水位变化量（mm），上升为正； k — 水堰仪最小读数（mm/ kHz2），由厂家所附卡片给出； ΔF — 频率模数输出值相对于基准值的变化量； b — 水堰仪的温度修正系数（mm/ ºC），由厂家所附卡片给出； Δt — 温度相对于基准值的变化量，温度升高为正，降低为负，单位ºC。 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：
渗流量自动化监测
南京南瑞集团公司 2009年4月
1.用 途
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。
量水堰法适用于1L/S～300L/S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1L/S～ 70L/S的量测范围，而矩形堰适用于流量大于50L/S的情况。 当渗流量小于1L/S时，可采用容积法观测。