|
7 {% u" b' Z4 \' W 多普勒超声波流速仪流量计 ' c+ W9 _* A* F1 W: o1 k" p2 `
HR7600-2型
$ h3 F- i. y" G% v% {& {* u3 c$ W# X: X6 u- s' Y3 k
$ s& N, E' {) x0 _' h 陕西恒瑞测控系统有限公司
3 U' C! y: ]2 P8 T) I! C 第一章 产品彩照及其简介
: e6 ? y3 K8 [! B4 h& z 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。
" c& p# [3 H: m, Q U: U ◆ 采用 Modbus 通信协议，利用 RS485 总线进行与手持机通信。
9 Z2 H( L h3 W* D: T; a ◆ 水下传感器设备安装方便。有金属底座固定装置，安装简单。 . C+ a e" m" v/ f* y4 s
◆ 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。 4 L2 W$ k. n6 _; M N- l
◆ 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。
" N( b5 R0 r8 R1 T+ l* G7 h* z8 w: G0 }
}9 u, A4 [; U. \ ` 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
9 h! @& N, L- w) m ，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。 # b7 C: X0 Z% ?1 d2 g/ P
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。 5 H* x7 x e# i# y8 I' Y- W- h
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 5 V1 w! d5 B- `
离。 8 H9 S1 {; C3 q+ v' h! z* {
第三章 产品技术指标
( T3 v3 Q3 a+ u/ w 3.1 测量指标 ) V- F. r2 Q/ {( H2 D
内容 范围 精度
* t) G$ D Z+ J f" @, D# B0 j. Z 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
, \; V0 H+ Z; @$ ^/ P 水温测量（℃） -10℃～60℃ ±1（℃） 2 [' }5 B0 k* d- y$ A3 u
水深测量范围（m） 0.05米～10米（～100米可订 制） 0.5%±0.5cm 7 f4 l- r9 L z- g) I. j
瞬时流量范围： 1升/秒～99.99立方米/秒 - P$ @, Y% n) Y
累计流量 0.1立方米～999999立方米
* ^5 z& p! v" n9 P9 N+ P 3.2 性能参数
( h9 h1 v2 k3 c! v& K; W, x8 Z 电气内容 范围 备注
6 P* P, D' g- M: y0 s% T+ \ 工作电压（V） 7.5V～24VDC
3 t* E2 J+ k* s! M5 e 功耗（mA） <=65毫安（发射瞬间） 12V供电
6 P7 w# o$ r; @ 工作水深（m） 0.1米～10米
- ^- Y1 d5 L7 w0 i 数据更新周期（s） 6秒-60 秒
% a! J1 Q/ T8 i% N% }$ T 3.3 其他
/ S, P8 w) a9 `: L% ^4 }- p& d 测量种类：点流速、液位、温度、流量
o4 u. `- r) z; }& | 防护等级：IP68
, l- c2 H" T# R) V6 I1 o, [ 测量方式：在线式 # A6 z- J0 w1 \6 p
测量原理：声学多普勒法，速度面积法
: {& B% g; l% N D: U' a4 Z* J7 \. y 供电方式：电池、太阳能、市电
" M9 G) @8 S8 Z. S: K/ A; f 输出信号：Modbus RS485 1 z$ }) N7 k& x1 l7 s: c- X4 _5 s
输出信号内容：点流速、水位、温度
B( T _0 v1 q! B0 C 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
' i0 H% ^% K, r 第四章 安装说明 % ~! h% W U" f+ s; i0 c& e
4.1 渠道内安装条件和位置 1 O1 a+ [' `* y3 h2 e, A) o
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。
5 X# b6 `; l; B+ C) b 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。 ! H5 \; W; h0 ~' @4 L0 R* }
3.标配型号耐压10米，可定制满足最大100米耐压的需求。
" M$ i. K) W( l2 y+ U) g 4.多普勒法流量计对流体内固体杂质含量要求低于20kg/m³。 9 R' U3 |4 B8 C' G0 h) j
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。
( \+ h3 U" [; j# ~ 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。 + U3 d' x! W5 ~/ y. {) h& O, t5 X
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。 & Z t$ _1 T5 [" H* I G$ H
8.传感器需水平安装。 5 T0 W' r6 H6 c( u6 ?9 u) B- F$ o
9.传感器需与水流方向平行，探头所对方向需与水流方向 X: a5 Q5 Z9 k/ J& g
1 ~: G- J- o+ J, S
7 W) O' s- w0 ]% b: A h 水流平稳的渠道
5 c' t9 T, y! |( Q$ b9 {7 N, ], f 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。
" |8 w7 [5 i& j3 H# R3 |" O
" o" n0 A3 [, l6 O4 w: P- B
" m M/ w) R4 l) C) f% N" j$ Y 传感器安装点上游和下游直渠道要求 $ B/ P: A! [+ I# y4 v, F
3 M) O/ \1 O, x4 f9 G0 p& h/ b ! h: e/ k& R4 H, o4 K% U9 z0 ^
传感器安装点上游和下游直渠道要求 ) ]- O( S" K0 R0 M; Q9 w
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。 5 c3 d9 d; Y1 M3 d' G+ y# q
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。 % X5 ^8 z2 h6 N F# L
# v l% c0 d$ ^! _* V4 L1 Q; G
: i& z1 E' \6 F, N, B$ M0 h1 X8 H$ X 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
3 M! T t# p6 I' j2 o: V; n 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。 # |" a, t/ G3 I1 ~* h7 r" O( d( S
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。
% r0 M7 i8 G; z6 O. q7 |% v' S/ V* D8 K' T
3 T' t3 k% \2 Q4 d; Q5 p; `& P' t 闸门现场水流情况 - W6 l# x) d0 A. E5 c. G" X
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。 $ ~5 W, U& Y& I
; z7 ~- w: e- v0 F1 `2 \! L
$ O! @$ V& ^7 f: E
确定安装高度 ) z# P3 Z5 L, f4 t, w
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
- H6 A' `" S: [' ?" {7 g* u7 H 定。
7 I, l, K2 @. e' A4 R 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
2 X$ z% X, o' ~5 I 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。
/ t, o7 l# K/ M1 k; _/ j; W# O% _1 t3 F. D& r0 v8 G
4 y) |. v; l4 C3 u8 w* n; C& L
最低水位比传感器高10厘米以上
6 L8 O1 Y- m7 g& H 水平安装位置的选择
/ k, }/ I% g8 u$ y" ?" B! h 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- T/ w7 }: o# Z, R" @; {) ^
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。
9 v7 i# D4 u7 l8 w- v' F# q
! N# Q% I" t0 j9 b! _ ( ~ T+ Q% @1 [# \% l
矩形渠道安装位置要求
1 n9 a# C" w4 v$ T Z$ M/ B 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。 9 s4 p1 _0 D( K4 j {$ I. Z
+ |; w, P2 H. r4 I% P
% w5 R* i1 s$ |) u/ M- v j: s/ n 梯形渠道安装位置要求 传感器要正对着水流方向 : b8 w' U3 t$ x% Y) G0 Q: ?
6 I' t# ]# K8 Y& R, {" t8 M) ]
( k. c0 ?/ v$ H% I' c) h O4 E! w8 ` 传感器水平安装要求
; s* J! q. n1 b7 H- j
! Q/ U, \7 [5 t( m6 B
6 }, f0 d% u" \ 传感器水平安装要求 7 A1 I5 O, y6 l/ f. A: t
- S9 \$ @$ B' i3 l* G* r; ~& P- k 4.2 管道或者涵洞内安装条件和位置 $ b* j5 @: ?, [' w; E0 ^
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。
6 Z$ x/ h1 }/ C' R 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； 3 W0 \0 }- R/ {3 G2 X8 s8 R) Q
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
& ]* K. m6 Q9 k1 k4 t2 h$ k m; Y0 c 传感器要有管道内径5倍以上距离。 # u& f$ r# F# L/ L
4.3 河道内安装条件和位置 $ I0 b6 D6 {0 k' X& O* I0 Y( E ^
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。
( U3 _/ ?; U; f+ H, C 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。 ' Y% C! B: m% i
比如把一个30米的河道平均分为10等分。 " c- {' t( z$ i; |( o: Y
~) C# q0 Z# `5 R' p6 y% X ) B( n' M1 ]& b7 P
对河道进行等宽划分
; o- k- d3 [( { 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。 ) P9 g- ]: p5 A/ }! X
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。
9 ?* b+ P$ R$ ^3 l8 R$ e% R$ i9 Z. I" R( @. ]4 h+ R
% j; |: {$ K# G" y: c/ B
) N! U$ h$ G: {% _! A& ~1 u$ v& T 安装5个传感器的示图 9 p5 {) E T& h7 T/ }. g( O8 @7 B
②要确保安装点旱季的最低水位比传感器高10厘米。 ) F7 Y; P) A/ t0 z5 R8 S1 d
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。
1 Z8 a% L9 Z |$ W7 \* B( d+ C3 T 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。
/ E8 K3 f6 \" E" ]$ G7 w$ w1 l$ E% |
& m; r8 p* G' f7 T$ O
周围没有支撑物的开阔河道 ! f6 _2 b, ?, O$ {2 k6 l, t% Q1 y+ X
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。
$ j9 P* F4 F. e3 ?$ Q( A/ I9 r$ U0 H" B
2 j! h+ W7 f1 t: V
水位很浅并且有石头流过的渠道
6 M4 H. F# ?3 _3 h4 Y4 w 4.4 渠道内现场安装支架及布线 + c- p) U" y$ C; L% M! B0 _
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！ o( o& Q- ^ i3 L0 c7 m+ g* o% I
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
$ e; g( ]$ O, g4 J! d 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。
/ U i) P" O% K! K# } 在可以断水的前提下，传感器可以固定于渠道底部。
' V3 F0 p5 D/ `8 _ 4.5 管道内现场安装支架及布线 3 [3 n' I. i8 Z* T8 l' z
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。 6 H+ p! `3 _% b1 y; ?/ \
* o/ I+ ?6 W! I7 ?& z; X' h7 R
1 z: d4 T' A. N! | 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
- X, w. G5 ^/ ? 管内通向主机：
; r9 _/ D- W6 Z* B/ J/ e 1000毫米污水排放管道安装实物图 ; X) ]0 y* F/ Q. W+ f- `
4.6 河道内现场安装支架及布线
2 w4 K9 N9 F7 t) I$ b+ ?2 | 在河道内安装，也是通过侧面的支架来安装。
( N' z: J p1 M! B
$ c2 a* @) q& a1 f; M
- C- L: J; c+ y8 Q( W 在河道内安装
" u4 y" k4 ?( \% ]. f. L/ R; } ●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. v8 R0 q, R. S( _- ~* ^
●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。 , j! F: Q4 b7 P& _
●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
& R- f2 w- F l$ o! o: k 用两根2芯屏蔽电缆连接。
" _& s3 z4 {6 g* C7 _8 a) q+ q ●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。 " \8 H: |4 \; |8 Z9 y
●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。 2 s6 G3 k6 e- ]. z9 B+ L
●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。 4 L+ y, W* o, `* Z; K/ d
●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。
) t- C- E4 V2 {$ b 4.7 安装步骤$ O0 c+ I; F( K, {7 L3 w e
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。 * s m& C& S: W4 t
②传感器跟安装底座固定。
+ H1 Q7 n$ w: a) ~& g# c 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。
1 `$ _# ~5 ~. C d" Q: s+ H 否则时间长了，传感器出线肯定会断裂！！！
% J% L+ \$ k- Z' |) m; f. C ④通过笔记本电脑发送指令查看测量数据 $ f; n( w' j; {' I
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。
Q3 D4 Y& ]& v" d ⑥清洁传感器上游存在的垃圾。 * M/ D) V/ v8 S0 D7 w, @
$ z8 O+ G7 {7 G
- X8 n* c; R7 k1 T+ v! R! p
$ X- f- n8 w4 v: d7 k$ x4 \6 {
! N7 ?% w9 q% f. ~+ ?9 \) K | 
