|
- X7 J3 |) ^8 n# B- C0 V
多普勒超声波流速仪流量计
: j0 p+ s1 H; Q% G4 D% g4 f" P c1 ] HR7600-2型 " Z& H1 n. B) p0 w
, i1 e; C5 c. T1 T: g
0 B- ]# B# Z: K 陕西恒瑞测控系统有限公司
8 t6 {. A% I5 {# T6 c 第一章 产品彩照及其简介 4 V" {& S1 s! r2 |3 R2 V. V8 g
多普勒超声波流速仪流量计产品根据超声多普勒效应原理测量流速，并可通过压力传感器测量水位和温 度传感器测得水体温度。壳体采用PVC 塑料，能够有效防水密封。
# ~; F) \+ r0 U* Z ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。 1 U( j) ?& ]! Z3 R$ J* }3 S6 `
◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 7 A- M1 o- E6 f( O5 V% ?8 \
◆ 设备全部采用电子设计，宽电压供电、低功耗，无机械部件。具有测量 准确、稳定的优点，可靠性高，抗干扰性强。
$ j; u& @. {+ l* H2 W% R( z6 [ ◆ 应用范围广泛。可以在纯净水到黄河水的各种水环境中应用。
/ C" x+ a# q+ L; Z. @0 T" m3 \4 C, N2 a% a
4 y: k4 n( P2 N* M, G
第二章 产品原理 多普勒超声波流速仪流量计原理：当超声波声源和观察者做相对运动时，观察者接收到的 频率就会和超声波声源频率不同。因此，相对于超声波换能器的随水移动的小颗粒、 小气泡也会使换能器接收频率的改变，且随水中悬浮运动速度的增加而增加， 由此 测出多普勒频移
R4 f( I) e: U/ U( W9 n ，也就测出了多普勒海流仪所处点水的流速。再乘以渠道的截面 积，得到流量信息。
+ i8 m. R& k( u; E8 M c 因为多普勒流速测量要用到水中声音传播的速度，而声音在水中传播速度与 水温密切相关，因此设备内置了温度传感器用于温度测量，进而修正声速。 7 x: Y& T: o6 b6 [7 l. C/ z) n2 p
液位深度测量采用了压力传感器，测量流速传感器所处位置距离液面的距
* k4 N6 r: N9 s# m6 q% {) U9 i 离。 ! X2 ~/ X5 j/ b9 j' ?" f2 L& I
第三章 产品技术指标
/ F% J$ [9 B" C4 j 3.1 测量指标 - b) Y0 Y' N& c1 U) z; U) H
内容 范围 精度 0 `% M, {" W* x
流速范围（m/s） 0.021米/秒～6.00米/秒（～ 12.00米／秒可订制） ±1.0%±1cm/s 0 G1 H2 _- N" ^0 _
水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） + P/ |) d% a& @0 C( H- z
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm & e: s9 k& _. Z; N* I
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒
0 C; n9 [! U2 e: p3 o' i. M 累计流量 0.1立方米～999999立方米
+ @" x8 N: \+ |% c4 l6 ^ 3.2 性能参数
* F. O) Z7 u" q9 r$ A 电气内容 范围 备注
) A# v, P8 G- I8 |& n0 e 工作电压（V） 7.5V～24VDC 5 b& ]. f4 a) R; p5 I/ ?- k* _
功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
( F$ r: K0 O$ ? X 工作水深（m） 0.1米～10米
+ X$ S" Q- } M! s; N 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
$ X! |/ X/ H- a, k9 k0 | 3.3 其他 2 i2 l! }0 i, E. L7 N
测量种类：点流速、液位、温度、流量 . e4 j2 O) F5 E9 q K3 m! g* P
防护等级：IP68
$ @6 b5 ~- j. H' u7 |5 t 测量方式：在线式
& C" q# E. y+ z; F 测量原理：声学多普勒法，速度面积法 7 Q' n5 U& k" H+ @: c3 ^
供电方式：电池、太阳能、市电 / W2 o, G2 i9 R) O, {# _9 i8 B
输出信号：Modbus RS485 ) S9 \+ Y; d! ^+ r4 _ [* h
输出信号内容：点流速、水位、温度 : c+ o5 k" O4 |" ]' z3 k
内容：瞬时流量 液体酸碱度要求：pH值6~8 液体压力要求：自然环境状态下，1个标准大气压 连续工作功耗：12V*65mA=12V*0.065A≈0.8W ) f5 ~6 |! M2 e& O3 L) T4 z* e
第四章 安装说明
6 U- e! { v$ q7 {- E& D+ O+ S) { 4.1 渠道内安装条件和位置
1 e' D, f, F6 n9 g6 W1 J 1.由于多普勒法流速测量受流体中气泡等因素影响较大的特性，传感器安装位 置需满足峰值流速时该处流体平稳的条件。自然水道，渠道多以距上游5倍于水 道、渠道宽度的位置，距下游3倍于水道、渠道宽度的位置为最低要求，对应20 倍，5倍宽度的位置为宜。
0 V5 ~, x0 P. M6 `/ ]! ~6 L" w; z 2. 在河流、渠道上测量，只需最低液位超传感器以上10厘米，即可测量。 , W& j L2 n7 P" x6 o5 e
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。 0 ~" x" A! I, m, D+ ^! o
4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。
* s K/ p k5 v+ ~2 F 5.标配型号可测最大流速为6.0米／秒，可定制满足10.0米／秒的需求。 3 X) L8 N4 c* D v2 z
6.若安装位置紊流现象严重，在缺少率定数据支持的情况下可能会对测量结果 产生较大误差。建议选取流体平稳流动位置（需考虑流量峰值，流体内固体杂质等 因素）部署传感器，也可咨询我司了解单波束多普勒剖面流量计（ADCP)的产品 特性。 : s& J( r( ^/ ~9 s3 A! F/ I
7.传感器垂直安装位置以避免渠底泥沙沉积物掩埋，水生植物缠绕和石头碰撞 等情况的原则下尽量靠近渠底，同时需考虑液位高度。距渠底10厘米至25厘米为 宜。 - o. F* X1 s {
8.传感器需水平安装。
% x) t9 h8 U- U, z$ q 9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向
" l( p/ {. B' c5 O- ^: A0 {
. C+ [+ I+ L' p+ @5 r ) `* [3 e" w. _0 p# ?
水流平稳的渠道
9 {5 P9 O& C# J6 c6 x1 u! s @ 超声波多普勒流量计安装位置的上游要有渠道宽度20倍的直渠道，下游要有 渠道宽度5倍的直渠道。 9 o- @) u$ O7 j) G
, n4 }3 r! I0 c! v. A
8 e+ g! e; D( C! [) m
传感器安装点上游和下游直渠道要求 ' j" k" f! Q2 f' H, F8 E
' v1 Q% A; X6 X8 [
% @1 Q% k9 X% S: _! X. k
传感器安装点上游和下游直渠道要求
) G) T9 A# }2 J0 R/ X 有些现场因为实际渠道条件限制，造成安装地点上游达不到20倍的直渠道， 下游达不到5倍的直渠道。最低要求是上游5倍的直渠道，下游3倍的直渠道。 ! v3 O; k3 D( B: c4 f N6 [
如下图实例：因为在山区，多为弯渠，达不到标准的上游直渠道要求，在这 个点安装实际流速是0.90～0.95米/秒，测量出来的值是0.65～0.80米/秒。
2 \$ T& l$ X' m: U( ?; H# [* a$ c/ K! o$ L$ f
$ D D- U: [+ g: O4 p. f+ w7 r6 m 错误安装示例：传感器安装点上游直渠道达不到20倍的要求
5 C$ ^6 c# W% T! X1 Q2 Q/ y 如果安装在闸门下游(最少要30倍以上的直渠道)，特别要注意观察水面情况， 是否平稳。
$ w, ~. ?: t! @% ` 如果传感器安装地点离开闸门的距离已经有30倍的渠道宽度，但是水面还是 不平稳，那就需要加大传感器距离闸门的距离，直到水流平稳为止。这个距离没有 限制，可能是60倍的渠道宽度，80倍的渠道宽，直到水流平稳为止。
: d3 t& ]0 [, Y. ?. r O
5 N: _7 X' }9 H% b7 q. |
+ c" L+ p$ x5 E% Q( c' w6 T( ? 闸门现场水流情况 , _" x/ ]1 D% K) h; ]: U: x8 H
下图为实际安装位置，是距闸门50倍渠道宽度的位置水流才平稳，在下图中 红色圆圈位置安装。
9 Y" }) B- Q; Y$ B4 ^% B4 z, [; q! C6 x% ?! K% Y) G2 D
$ n V* `3 T. @1 Z0 J& u+ w! h" R( I
确定安装高度 3 {( k2 i8 r# M* l7 U: G
探头距渠底的理想高度为100mm—250mm，具体要根据渠道的最低水位确
F+ K& O; p( @, R: i 定。 $ z/ j- {. O0 [. S `4 A7 y$ k
传感器应尽量安装于靠近渠底，如果渠底有很多沉淀物、淤泥、水草或者有 ) |5 E, W% |% O8 g
石头会滚动，可以抬高安装位置，避免被沉积物与水草覆盖探头，或者被石头冲击 探头，造成探头损坏。 9 o9 e3 I, b+ j7 J: B' B1 m) x9 q- w
. o& }; I5 M* P8 |0 h
* S& _ K& d7 L3 K 最低水位比传感器高10厘米以上
) @3 E. V1 _: B- n) z 水平安装位置的选择 4 ]7 [: u# p, S
20米以下宽度的渠道，如果是矩形渠道，是安装在整个渠道宽度的15-20%
- u; B) P5 S" V p8 j2 n7 [ 处。因为安装在这个位置，最接近整个渠道水平方向上的平均流速。 ; ?8 k' y+ ?# ]2 w5 Y! S1 j% W
$ h* e) R6 D! a* u* [5 |5 B, @9 ^7 d 5 M+ f3 Z. X* h8 b/ o* X# f. Z, w3 g: \
矩形渠道安装位置要求 # n0 D) c h( w4 U; U9 u% N
梯形渠道安装：传感器安装在斜坡和底边交界处，又叫做“坡脚”处。同时要 满足：传感器低于最低水位以下10厘米。
" d6 E7 a0 {- y7 u$ v* H' [; x2 Z( P7 z" C ]) P' G9 u1 }: g
. K. P9 g b5 N) Y" D
梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向
% q3 d2 [3 g% R5 c- h1 B" E3 y; ~8 r" \" d
+ d' V& v# `5 j( M# K
传感器水平安装要求
! j3 O1 J. h% J$ `; @2 O- [
+ Y- g0 y0 _8 S1 @0 B" u+ T& u
; ~3 ~% P8 w4 k- s; j' J& U 传感器水平安装要求 4 `7 G) p8 B9 B+ l$ y b1 \: H
; |! [9 M" j# I
4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 ; ^- \7 z" h0 L% i
①管道内安装，只要最低水位超过传感器以上10厘米，管道内径＞300毫米就 可以测量。不要求满管，非满管状态下也可以测量。也要选择水流平稳的地方安 装，安装位置的上游要有管道内径20倍的直渠道，下游要有管道内径5倍的直渠 道。 ) y/ c9 i# }3 D$ k3 w
②要选择水流平稳的地方安装，水流不平稳的地方，测量不稳定，误差会很 大。会出现两种情况，第一：数据上下波动大；第二：测量数据比实际偏小； 2 N5 s/ f2 r4 t! r/ v* W/ O
③要考虑管道内沉积物和淤泥的情况，如果有淤泥，传感器要避开淤泥。 对于上游来的垃圾或者漂浮物，要在上游渠道上做格栅来过滤，格栅距离
# W( _3 R9 s+ p8 U/ d* M 传感器要有管道内径5倍以上距离。 ! I% l5 r; O, r- F
4.3 河道内安装条件和位置 ' Q- U9 G$ q7 v i0 B5 E, d
①对于较宽的河道，比如：自然河流、大型水库的泄洪渠、大坝下的船舶航 道、水电站的泄洪道，从两个岸边到中间的流速相差很大，如果要测量流量就更加 复杂了，因为不同位置流速不一样，流量也不一样。 , w, P# H% d! [& [1 f4 f1 M" H
在这种情况下，除了要满足渠道内安装的条件外，一般需要多个点采集流速 数据（或选用我司声学多普勒剖面流量计产品）。最少需要3个传感器，在河岸两 边和中间各装一个。
' g( B3 R3 {4 G2 l0 D D! P9 Z 比如把一个30米的河道平均分为10等分。 3 q0 R6 j; s* L* B/ Q
' _) f0 [" m( |1 E- d' X * u }7 h6 P- g) y7 k; D8 [% N' k
对河道进行等宽划分 1 ?4 E( F+ ?* } O9 }1 E
在河道的两岸和中间各装一个传感器，然后全部接到在同一个主机上。
) J" Y' }( o$ V1 f8 @- Y" G- j; N. O 安装3个传感器的示意图 为了提高测量精度，可以采用安装5个传感器来实现。
/ y6 Q! w$ A7 Q: `0 b4 t
' c( @6 W) A) K3 p6 I' E9 E + r7 m( P% I+ F2 ~
0 ?" P/ k* I; b# U7 K 安装5个传感器的示图 : L# S1 j+ _3 c; S+ i+ V6 z6 C
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 $ |+ W$ p0 @6 L( m8 R, C* Y
③要确定现场测量点是否适合安装，有不少自然的河流，用支架安装很难， 为了安装传感器，甚至要动用挖土机来做堤坝阻挡水流，形成方便施工的场地，这 种情况下，就要考虑使用非接触式的河道流量计来测量了。
3 J% c- f4 N" G3 s7 k& _* ?/ m! j$ Q 下面现场就是典型案例，四周没有可以安装支架的地方，最后动用大型机械 做水中的围挡来帮助施工。 ) h A3 k% F: j* S5 n
4 b% Z v! Y$ s5 C 5 Z% W5 r. b) x: h4 q, C
周围没有支撑物的开阔河道 ) R4 D. K( z- |( J
下图是有个矩形渠道，但是里面平时水很浅，并且不断有石头被水冲过来， 传感器很容易被损坏。 ) F) {+ R9 A, C- E3 `: t N! o
+ L: O" t' _$ m2 ?. z+ L0 B0 [- k
' p. Y, \! Y7 W+ m, q
水位很浅并且有石头流过的渠道
8 l8 T5 x: S" H/ i! U$ {2 w" ^* V# k- e 4.4 渠道内现场安装支架及布线
( ]* O5 g0 ^) W0 ]- V9 i/ O4 x 特别提示：以0.20米/秒流速为标准，水流速度每增加一倍，对周围物体的破 坏力会增加50-64倍！ ( w. y3 E# R7 E# L7 l& b
①传感器在渠道内固定方式 以下安装，传感器后面的出线必须用PVC、PE或者镀锌管保护起来，不能让
) m) y( G+ T" K' M! z3 c 电缆因为水流冲击而受力，也不能让电缆挂上垃圾等漂浮物。
. `7 m `* p. }* E 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。 ; K3 b0 W. j+ f# }3 u* z& a) Y
4.5 管道内现场安装支架及布线 ! s8 r* R% k- d, q) l3 I
如果是管道内安装，可以不用断水，从管道顶部放支架下去固定。一般的管 道在2000毫米以内，可以居中安装，传感器用支架固定在管道底部。支架要做成 “L”型，传感器固定在“L”型支架的底部，深入管道内，传感器正对着水流方 向。
7 j1 }, ?3 ?' F% B, H2 I) @) f7 P# }$ u, O. f) O7 w
1 n& o! G: N+ f/ e
下图是在一个直径1000毫米的污水排放管道内安装，传感器电缆从竖的镀锌 & [8 D: L0 |$ l# L, h2 ~. T
管内通向主机：
% Z! A; `% M0 k8 L 1000毫米污水排放管道安装实物图
$ {$ B: P' m! v. ]- ?" i 4.6 河道内现场安装支架及布线 ! r2 w8 @% _) E8 e2 y
在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
+ t" s6 \2 i7 _
4 s3 L X* e6 \! o2 I1 j5 I, Z * I$ |4 C, D& R3 \
在河道内安装
2 i0 ]" ^+ D9 R3 U1 Q1 y# V ●传感器的出线必须要用PVC、PE、PR、镀锌管等来保护，避免水流长期冲击 造成电缆开裂、脱出，或者被异物碰撞后划伤或者割破。在保护管的保护下，线缆 沿着渠道底部或者渠道内壁由传感器下游方向引出水面。
( F) M: v: R- f* V; `2 @% g- @ ●传感器背后出线处，因为在水中，会被水流长期冲击，需要做保护管，然后 固定起来。由保护管来承受水流的冲击力。如果由线缆来直接被水流冲击，可能会 造成断线、电缆外皮被磨烂等情况。
1 K6 A& c) f' s$ @ j; G ●传感器所自带的一段通信电缆线内有通气导管，因此注意不得将其弯折。当 通信电缆线引出水面后，可接普通的电缆线，此时应使通气导管开口方向朝下，防 止水及异物进入通气管，或者堵塞通气管。 连接传感器上的485或者12VDC电源的电缆，485和12VDC的线缆必须分开
8 [9 X9 ?# h/ v/ d+ |. d 用两根2芯屏蔽电缆连接。 5 r3 a! H! _1 t W# `$ V
●不要人为拉扯、甩动电缆，也不要撞击传感器壳体。不要把连接电缆作为承 重线，用连接电缆来悬挂重物。电缆必须是固定在渠道的水泥壁上，不能晃动。
' }6 r0 C. C& @, j ●供电只能用电池供电，或者太阳能供电。如果使用220VAC等市电供电，要 用线性电源来转化为12VDC直流电，不能使用开关电源。 0 o- w! b G; \3 J; p+ ~8 n
●对于流速＞1.0米/秒的现场，安装支架强度要加强到现有支架强度的3倍以 上，保证激流不会冲走或者冲坏支架。并且要在水平方向上做斜撑，以支撑传感器 不会被水流冲击造成移动、抖动、飘移。 : t: y5 M5 D2 A7 a. S' {) i% h
●在需要延长电缆的情况下，导气电缆只要保证他不会进水，不会折弯，不会 被堵塞就可以，要考虑到天气湿度大情况，气温低凝露的情况。12VDC供电电缆 可以延长到200米，要使用0.75平方毫米的两芯电缆。485输出的电缆可以延长到 200米，要使用0.75平方毫米的两芯屏蔽电缆。
( ~# b7 c) M7 L' H 4.7 安装步骤- u! Z4 }3 [8 a0 P5 U: r( j" k) F7 M1 U
①安装固定支架，确保在最大流速2倍的条件下还可以稳定可靠固定。
4 t2 j! Q+ W1 d. i; R O: m8 u ②传感器跟安装底座固定。
i1 J- E9 n2 t( k ③传感器电缆穿管布线，所有保护管都要固定好，在水中的保护管每0.5米最 少要有1个卡子固定。传感器背后出线口要做特别保护和固定，保证水流的冲击力 被保护管接收到，传感器出线不会受力。
8 x1 V) D! A- x1 a/ R+ g+ T* e 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
, m/ c+ S. u* |) F; S4 F ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 ) X; f2 K; K" V+ M4 h
⑤如果跟实际流速接近，就可以把485的线跟现场的RTU或者其他接收设备连接。 # T+ o! Y" s$ T5 T6 y) M
⑥清洁传感器上游存在的垃圾。
; ]2 R& ]; ~7 s2 q/ [8 O! J! n& b+ o" p4 O. q3 o5 t
3 X' I' I* L! P
; o$ K# ^7 K$ r& e/ r
& b) e! E8 j; L8 j4 P! w/ N | 
