CN107702933B - 测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置及方法，装置包括接受水泵从水池中泵入水的水槽，水槽后设置测流管，流量计设置于测流管的中后段，测流管的末端设置电动阀门；流量计距离进水槽至少十倍测流管直径，流量计距离电动阀门至少五倍测流管直径；在水槽中设置起消波作用的平水网格挡板。本发明使用方便、不占用农业用地、测流精度高。

Description

测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置及方法

技术领域

本发明属于农田水利技术领域，涉及一种流量测量装置，具体涉及一种用于测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置。

背景技术

农业水价改革之后，为了保证节水优先，农业用水计量逐步推广至用水户个体，灌区灌溉泵站流量计量工作必不可少。其中，平原河网地区灌溉干渠沿线的小型灌溉泵站具有如下的取水特点：扬程低，进出管长度短，流态较紊乱，时有泥沙含量偏高的情况出现。受这些因素的作用，目前常用的电磁流量计，在实际应用中会产生较大的测量误差。实践经验表明，在电磁流量计初装期间，测量误差为3－5%，运行一段时间后，其误差甚至达到10－15%。另一类测量方法是假设水泵出水流入灌溉支渠之后，形成了均匀流，通过点流速仪测量断面“平均流速”，水位计测量水位，然后估算“梯形断面”的面积，通过平均流速乘以面积得到流量。该方法误差也是明显的，灌溉渠道形状往往是不规则的，断面面积的计算和平均流速测点的代表性，都存在误差，实践表明该方法测量的误差仍然在5－10%，并且此类方法的使用需要对渠道断面进行改造和维护，增加了成本。这极大地限制了农业用水精准计量的推广和长效运行。

注意到平原河网地区的灌溉渠道由于受到各类水工建筑物的节制，引水干渠的水位变幅较小（单次灌溉周期内的变幅约为20－30cm），相比于较大的水泵扬程，可以认为水泵的出力是不变的，因此可以通过电量代替水量的计量方式，即“以电折水”的计量方法间接计量用水量。为提高“以电折水”计量方法的准确性，还可在水泵开机期间，在其高中低三个水位下分别测量，通过平均值进一步提高测量精度。这就避免了上述直接测量流量而产生的各种不便。

不过“以电折水”的计量方法中，需要准确的水量－电量转换系数，并且灌区每台水泵的出力都是不同的，这就需要准确测量开泵期间的水泵出水量，以便对每台水泵的水量－电量转换系数进行测定，因此适用于平原河网地区、准确灵活、成本低廉的灌溉泵站流量计量装置亟待出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便、不占用农业用地、测流精度高的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置及方法。

本发明的技术解决方案是：

一种测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置，其特征是：包括接受水泵从水池中泵入水的水槽，水槽后设置测流管，流量计设置于测流管的中后段，测流管的末端设置流量控制阀门；流量计距离进水槽至少十倍测流管直径，流量计距离流量控制阀门至少五倍测流管直径；在水槽中设置起过滤和消波作用的平水网格挡板。

测流管由多节管道拼接而成。所述起消波作用的平水网格挡板有多层，设置在水流通道上，直接嵌在进水槽中。

进水槽上设置水位计。进水槽及测流管的下部设置支座。

流量计采用夹装式超声波流量计、插入式超声波流量计、电磁流量计或涡轮流量计。

进水槽采用刚性或柔性材料；进水槽的水面高于测流管，高出的距离至少保证测流管满管出流。

流量控制阀门为电动阀门、手动阀门或活动导叶式尾门。

一种采用所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：

打开水泵，水流从水泵出口跌落进入进水槽，经过多层的平水网格挡板过滤和消波后，进入流量测量管段，最后通过流量控制阀门流出装置；调节流量控制阀门的大小，并观察水位计的读数，当水位计的时均读数稳定后，再读取流量计的仪表读数，乘以设计修正系数，最终确定水泵稳定出流的流量；记录水泵稳定出流的某个时间段的时长以及水泵进水口附近的水尺读数，用该时间段时长乘以水泵流量读数，得到该时间段的水量，同时记录该时间段的电量读数，用该时间段的水量除以电量，即获得该水位下，该泵站的水电转换系数；在至少高中低三个水位下重复上述步骤，得到高中低三个水位下的水电转换系数，取平均后，即获得该灌溉泵站的水电转换系数。

本发明控制流量控制阀门开度使得水位计读数均值保持稳定，管道满管出流，再通过流量计读数乘以本套装置的出厂修正系数，确定水泵流量。记录水泵稳定出流的某个时间段的时长以及水泵进水口附近的水尺读数，用该时间段时长乘以水泵流量读数，得到该时间段的水量，同时记录该时间段的电量读数，用该时间段的水量除以电量，即获得该水位下，该泵站的水电转换系数。在至少高中低三个水位下重复上述步骤，得到高中低三个水位下的水电转换系数，取平均后，即获得该灌溉泵站的水电转换系数。

本发明适用于平原河网地区的各类常规小型泵站的流量测定，该装置对地形适应能力强，由于采用小尺寸部件组装，小型农用车即可运输，尤其适合农村和灌区等交通条件不发达地区机动，单台套设备可以完成灌区多台套泵站流量的测定工作，不占用农业用地，测流精度高，对所测量的灌溉水质无特殊要求；测流管材的材质只要是均匀致密的刚性管道即可，如各类金属管道和各类工程塑料管道。当选用手动流量阀门时，全套测流装置无需提供额外的电源，尤其适合野外使用。发明装置的所有组成部件均为各级市场上的标准成熟工农业产品，使得整个系统更加稳定可靠，也便于及时更换损坏或者老化的零部件，维护成本低，清洁简便。例如测流管道可选用PVC管道，价格低廉，加工获取方便。

另外该套装置如果配用夹装式超声波流量计和流量调节手动阀门或者流量调节活动导叶式阀门（可用低廉的工程塑料制作），在测流完成后，可将夹裝式超声波流量计取下带走，而将装置的剩余部分（低成本部分）留在渠道中，既不妨碍引排水，又可重复使用，减少了将来水电转换系数的复核工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种用于测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置，包括接受水泵泵入水的水槽1，水槽后设置测流管（可采用标准管道）2，流量计4设置于测流管的中后部，测流管的末端设置电动阀门3；流量计距离进水槽至少十倍测流管直径，流量计距离电动阀门至少五倍测流管直径；在水槽中设置起过滤和消波作用的平水网格挡板5。

测流管由多节管道拼接而成。所述起过滤和消波作用的平水网格挡板有多层，设置在水流通道上，直接嵌在进水槽中。进水槽上设置水位计6。进水槽及测流管的下部设置支座。流量计采用夹装式超声波流量计、插入式超声波流量计、电磁流量计或涡轮流量计。进水槽采用刚性或柔性材料；进水槽的水面高于测流管，高出的距离至少保证测流管满管出流。

进水槽的形状可以变化。图中还有水尺7。

使用时，打开水泵，水流从水泵出口跌落进入进水槽，经过多层的平水网格挡板消波后，进入流量测量管段，最后通过流量控制电动阀门流出装置。调节流量控制阀门的大小，并观察水位计的读数，当水位计的时均读数稳定后，再读取流量计的仪表读数，乘以本装置的设计修正系数，最终确定水泵稳定出流的流量。记录水泵稳定出流的某个时间段的时长以及水泵进水口附近的水尺读数，用该时间段时长乘以水泵流量读数，得到该时间段的水量，同时记录该时间段的电量读数，用该时间段的水量除以电量，即获得该水位下，该泵站的水电转换系数。在至少高中低三个水位下重复上述步骤，得到高中低三个水位下的水电转换系数，取平均后，即获得该灌溉泵站的水电转换系数。

实施例2：

一种测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置，包括进水槽、测流管、流量控制手动阀门（或活动导叶式阀门）和水位尺，测流管段由多节标准管道拼接而成，夹裝式超声波流量计外加于测流管段的中后部。对于进水槽安装空间较小的泵站，可以根据实际情况，在不干扰水泵自由出流的前提下，通过改造水泵出口处渠道形状、引水至合适的地方或者利用柔性材料形成进水槽，使得进水槽内水面高于测流管顶，高出的距离保证测流管满管出流，并安装水位计。接着平整场地，将多节标准管道拼接组装成测流管，超声波流量计外加于测流管段的中后部，距离上游进水槽至少10倍以上的管道直径，距离下游电动阀门至少5倍以上管道直径。同时要求超声波流量计安装于单根标准管道的中部。打开水泵，水流从水泵出口跌落进入进水槽，经过多层的平水网格挡板消波后，进入流量测量管段，最后通过流量控制手动阀门（或活动导叶式阀门）流出装置。调节流量控制手动阀门（或活动导叶式阀门）开度的大小，并观察水位计的读数，当水位计的时均读数稳定后，再读取超声波流量计的仪表读数，乘以本装置的设计修正系数，最终确定水泵稳定出流的流量。记录水泵稳定出流的某个时间段的时长以及水泵进水口附近的水尺读数，用该时间段时长乘以水泵流量读数，得到该时间段的水量，同时记录该时间段的电量读数，用该时间段的水量除以电量，即获得该水位下，该泵站的水电转换系数。在至少高中低三个水位下重复上述步骤，得到高中低三个水位下的水电转换系数，取平均后，即获得该灌溉泵站的水电转换系数。系数测定完毕后，将夹裝式超声波流量计取下带走，将装置的剩余部分（低成本部件）留在渠道中，方便将来水电转换系数的复核工作。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.一种测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：采用测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置；所述测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的装置包括接受水泵从水池中泵入水的水槽，水槽后设置测流管，流量计设置于测流管的中后段，测流管的末端设置流量控制阀门；流量计距离进水槽至少十倍测流管直径，流量计距离流量控制阀门至少五倍测流管直径；在水槽中设置起过滤和消波作用的平水网格挡板；

打开水泵，水流从水泵出口跌落进入进水槽，经过多层的平水网格挡板过滤和消波后，进入流量测量管段，最后通过流量控制阀门流出装置；调节流量控制阀门的大小，并观察水位计的读数，当水位计的时均读数稳定后，再读取流量计的仪表读数，乘以设计修正系数，最终确定水泵稳定出流的流量；记录水泵稳定出流的某个时间段的时长以及水泵进水口附近的水尺读数，用该时间段时长乘以水泵流量读数，得到该时间段的水量，同时记录该时间段的电量读数，用该时间段的水量除以电量，即获得该水位下，该泵站的水电转换系数；在至少高中低三个水位下重复上述步骤，得到高中低三个水位下的水电转换系数，取平均后，即获得该灌溉泵站的水电转换系数。

2.根据权利要求1所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：测流管由多节管道拼接而成。

3.根据权利要求1或2所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：所述起消波作用的平水网格挡板有多层，设置在水流通道上，直接嵌在进水槽中。

4.根据权利要求1或2所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：进水槽上设置水位计。

5.根据权利要求1或2所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：进水槽及测流管的下部设置支座。

6.根据权利要求1或2所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：流量计采用夹装式超声波流量计、插入式超声波流量计、电磁流量计或涡轮流量计。

7.根据权利要求1或2所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：进水槽采用刚性或柔性材料；进水槽的水面高于测流管，高出的距离至少保证测流管满管出流。

8.根据权利要求1或2所述的测定平原河网灌溉泵站水量－电量转换系数的方法，其特征是：流量控制阀门为电动阀门、手动阀门或活动导叶式尾门。

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