CN117053883A - 一种排水管道流体流量监测方法及监测装置 - Google Patents

一种排水管道流体流量监测方法及监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种排水管道流体流量监测方法，包括：在待测管道中安装压力传感器，用于测量流体在该位置的压力变化，在检查井内安装液面高度测量装置，用于测量待测管道或者检查井的液位高度；根据压力传感器检测的压力和液面高度测量装置监测的液位高度，计算待测管道内的流体速度，最终根据待测管道的管径和流体速度，计算管道内液体流量。本发明还提供了一种排水管道流体流量监测装置。本发明无需在管道中设置特殊的装置或器件，适用于各种类型和规格的管道，不需要消耗额外的能量或资源，且无需对流体性质、温度、粘度等进行精确的测量或假设，方法简单合理，应用范围广，工作效率高，实用性强。

Description

一种排水管道流体流量监测方法及监测装置
技术领域：
本发明属于液体流量监测技术领域，具体涉及一种排水管道流体流量监测方法及监测装置。
背景技术：
流量是指单位时间内通过管道或开口的流体体积或质量。流量监测是工业生产、环境保护、水利管理等领域的重要技术手段，可以用于控制和优化流体输送、分配和利用的过程。目前，常用的流量监测装置或系统有以下几种类型：(1)基于差压原理的流量监测装置或系统，如孔板、喷嘴、文丘里管等，它们通过在管道中设置一定形状的节流装置，使流体产生局部加速和压力降低，然后根据两端的压力差计算流量。这种方法简单易行，但存在一定的能量损失和测量误差，而且对流体的性质、温度、粘度等有较高的要求。(2)基于电磁感应原理的流量监测装置或系统，如电磁流量计等，它们通过在管道中设置一对互相垂直的电极和磁场，使流体通过时产生感应电动势，然后根据电动势的大小计算流量。这种方法不受流体性质、温度、粘度等的影响，但需要流体具有一定的导电性，而且对管道材料、电极材料、磁场强度等有较高的要求。(3)基于超声波原理的流量监测装置或系统，如超声波流量计等，它们通过在管道中设置一对相对的超声波发射器和接收器，使超声波在流体中沿着正向和反向传播，然后根据两个方向上的传播时间差计算流量。这种方法不需要接触流体，也不受流体性质、温度、粘度等的影响，但需要校准超声波的传播速度，并且对管道直径、壁厚、内表面光滑度等有较高的要求。(4)基于多普勒效应的流量监测装置或系统，如多普勒流量计，它们通过在管道中设置一个高频声波或超声波发射、接收探头，通过测量流体中悬浮颗粒或气泡的回波频率变化来计算流体的速度。这种方法不受流体性质、温度、粘度等的影响，但对于低流速液体无法提供准确的测量结果。
以上几种类型的流量监测装置或系统都有各自的优缺点，但都存在一些共同的问题和缺点：(1)需要在管道中设置特殊的装置或器件，增加了安装和维护的成本和难度；(2)需要对管道材料、尺寸、形状等进行严格的选择和设计，限制了应用范围和灵活性；(3)需要对流体性质、温度、粘度等进行精确的测量或假设，增加了测量误差和不确定性；(4)多普勒流量计测量范围有限，尤其流体在低速流动时，可能无法提供准确的测量结果；同时，只适用于液体中含有悬浮颗粒或气泡的情况，对于单相流体(即没有悬浮颗粒或气泡的纯液体)，它无法提供准确的测量。(5)需要消耗一定的能量或资源，降低了效率和环保性。
因此，在现有技术中还没有一种能够适用于各种情况和条件下，简单可靠地监测流体流量的装置或系统。基于此，本发明提供一种排水管道流体流量监测方法及监测装置以解决上述问题。
发明内容：
本发明的第一目的是针对现有技术的不足，提供一种排水管道流体流量监测方法，能够适用于各种情况和条件，简单可靠地监测流体流量；
本发明的第二目的是提供一种排水管道流体流量监测装置。
为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
(一)本发明提供一种排水管道流体流量监测方法，包括：在待测管道中安装压力传感器，用于测量流体在该位置的压力变化；在检查井内安装液面高度测量装置，用于测量待测管道或者检查井的液位高度；根据压力传感器检测的压力和液面高度测量装置监测的液位高度，计算待测管道内的流体速度，最终根据待测管道的管径和流体速度，计算管道内液体流量。
进一步的，本发明具体包括以下步骤：
S1、通过压力传感器检测到待测管道中测点的压强为P；
S2、通过液面高度测量装置，测量液面高度测量装置与液面的距离h1；
S3、根据压力传感器与压力传感器的垂直距离h和液面高度测量装置与液面的距离h1，计算压力传感器与液面的距离h2；
S4、计算压力传感器检测的理论高度hs；
S5、压力传感器检测的高度差为Δh，根据Δh计算待测管道内的流体速度v，根据待测管道的管径和流体速度，计算管道内液体流量。
进一步的，所述步骤S4中，压力传感器检测的理论高度hs＝P/(ρg)；其中，P为待测管道中测点的流体压强，ρ是流体的密度，g是重力加速度。
进一步的，所述步骤S5中，压力传感器检测的高度差为Δh＝h2-hs，且Δh＝v2/(2g)，即可计算得到待测管道内的流体速度v。
进一步的，所述压力传感器安装在待测管道内部，且压力传感器分布在液面下方；所述高度测量装置固定设置在检查井的侧壁上，且高度测量装置分布在液面上方。
进一步的，所述高度测量装置为激光液位计。
(二)本发明还提供一种排水管道流体流量监测装置，包括压力传感器和液面高度测量装置；所述压力传感器固定安装在待测管道内部任意位置，且压力传感器分布在液面下方；所述高度测量装置固定设置在检查井的侧壁上，且高度测量装置分布在液面上方。
进一步的，所述检查井设置在待测管道上方，且检查井与待测管道相互垂直。
进一步的，所述检查井的侧壁上设置有固定支架；所述固定支架包括支撑平台和斜撑，所述支撑平台水平固定在检查井的侧壁上，所述斜撑倾斜设置在支撑平台下方，斜撑的两端分别与支撑平台和检查井固定连接；所述液面高度测量装置固定安装在支撑平台上。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供一种新型的流量监测装置，不需要在管道中设置特殊的装置或器件，只需要在管道内部安装一个压力传感器，检查井壁位置安装一个液面高度测量装置，简化了安装和维护的过程；
(2)本发明不受管道材料、尺寸、形状等的限制，可以适用于各种类型和规格的管道，提高了应用范围和灵活性；
(3)本发明不需要对流体性质、温度、粘度等进行精确的测量或假设，只需要根据伯努利定理和连续方程式进行计算，减少了测量误差和不确定性；
(4)本发明不需要消耗额外的能量或资源，只需要利用流体本身的压力变化和流速变化即可实现流体流量的监测，提高了效率和环保性。
附图说明：
图1是本发明实施例流量监测方法流程图；
图2是本发明实施例流量监测装置结构示意图；
附图中的标记为：
1、主机；2、压力传感器；3、出流管道；4、固定支架；5、液面高度测量装置；6、检查井；7、入流管道。
具体实施方式：
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1～2，本发明实施例提供一种排水管道流体流量监测方法，包括：在待测管道中安装压力传感器2，用于测量流体在该位置的压力变化；在检查井6内安装液面高度测量装置5，用于测量待测管道或者检查井6的液位高度；根据压力传感器2检测的压力和液面高度测量装置5监测的液位高度，计算待测管道内的流体速度，最终根据待测管道的管径和流体速度，计算管道内液体流量。
具体的，本发明实施例包括以下步骤：
步骤一、通过压力传感器2检测到待测管道中测点的压强为P；
步骤二、通过液面高度测量装置5，测量液面高度测量装置5与液面的距离h1；
步骤三、根据压力传感器2与压力传感器2的垂直距离h和液面高度测量装置5与液面的距离h1，计算压力传感器2与液面的距离h2；
步骤四、计算压力传感器2检测的理论高度hs，hs＝P/(ρg)；其中，P为待测管道中测点的流体压强，ρ是流体的密度，g是重力加速度。
步骤五、压力传感器2检测的高度差为Δh，Δh＝h2-hs，且Δh＝v2/(2g)，根据Δh即可计算待测管道内的流体速度v，根据待测管道的管径和流体速度v，即可计算管道内液体流量。
本发明实施例中，所述压力传感器2安装在待测管道内部，且压力传感器2分布在液面下方；所述高度测量装置固定设置在检查井6的侧壁上，且高度测量装置分布在液面上方。所述高度测量装置为激光液位计。
实施例2
参照图2，本发明实施例提供一种排水管道流体流量监测装置，包括压力传感器2和液面高度测量装置5，所述压力传感器2固定安装在待测管道内部任意位置，且压力传感器2分布在液面下方，用于感应流体在该位置的压力变化；所述高度测量装置固定设置在检查井6的侧壁上，且高度测量装置分布在液面上方，用于测量待测管道或者检查井6的液位高度。
本实施例中，所述检查井6设置在待测管道上方，且检查井6与待测管道相互垂直。所述检查井6的侧壁上设置有固定支架5；所述固定支架5包括支撑平台和斜撑，所述支撑平台水平固定在检查井6的侧壁上，所述斜撑倾斜设置在支撑平台下方，斜撑的两端分别与支撑平台和检查井6固定连接；所述液面高度测量装置5固定安装在支撑平台上。
本实施例中，压力传感器2具体可选择压敏电阻式压力传感器，高度测量装置5可选择激光液位计。
本发明的工作原理如下：
当流体通过管道时，根据伯努利定理可知当一侧流体流速升高时，该侧的压强就会减小。因此，当流体通过压力传感器2所在位置时，就会产生一个压力差，这个压力差会导致压力传感器2检测的数值发生变化。
同时，通过液面高度测量装置5监测管道或检查井液位，并根据预先设定的静止液位时，压力传感器2检测的理论压强与实际压强进行对比分析，并根据伯努利定理和连续方程式进行运算，得出当前流体的流速。
主机结合当前流体流速、液位，并结合管径大小，得出监测点位的流量。主机还可以将流速和流量的数据发射至云终端，或者显示在一个显示器上，或者传输给其他设备或系统。云终端可以接收主机发射来的数据，并进行存储、分析、显示、控制等功能。云终端还可以与其他设备或系统进行通信和协调，实现远程监控和管理。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种排水管道流体流量监测方法，其特征在于，包括：
在待测管道中安装压力传感器，用于测量流体在该位置的压力变化；
在检查井内安装液面高度测量装置，用于测量待测管道或者检查井的液位高度；
根据压力传感器检测的压力和液面高度测量装置监测的液位高度，计算待测管道内的流体速度，最终根据待测管道的管径和流体速度，计算管道内液体流量。
2.根据权利要求1所述的排水管道流体流量监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、通过压力传感器检测到待测管道中测点的压强为P；
S2、通过液面高度测量装置，测量液面高度测量装置与液面的距离h1；
S3、根据压力传感器与压力传感器的垂直距离h和液面高度测量装置与液面的距离h1，计算压力传感器与液面的距离h2；
S4、计算压力传感器检测的理论高度hs；
S5、压力传感器检测的高度差为Δh，根据Δh计算待测管道内的流体速度v，根据待测管道的管径、液位和流体速度，计算管道内液体流量。
3.根据权利要求2所述的排水管道流体流量监测方法，其特征在于，
所述步骤S4中，压力传感器检测的理论高度hs＝P/(ρg)；
其中，P为待测管道中测点的流体压强，ρ是流体的密度，g是重力加速度。
4.根据权利要求2所述的排水管道流体流量监测方法，其特征在于，
所述步骤S5中，压力传感器检测的高度差为Δh＝h2-hs，且Δh＝v2/(2g)，即可计算得到待测管道内的流体速度v。
5.根据权利要求1所述的排水管道流体流量监测方法，其特征在于，
所述压力传感器安装在待测管道内部，且压力传感器分布在液面下方；所述高度测量装置固定设置在检查井的侧壁上，且高度测量装置分布在液面上方。
6.根据权利要求1所述的排水管道流体流量监测方法，其特征在于，
所述高度测量装置为激光液位计。
7.一种排水管道流体流量监测装置，其特征在于，
包括压力传感器和液面高度测量装置；
所述压力传感器固定安装在待测管道内部任意位置，且压力传感器分布在液面下方；所述高度测量装置固定设置在检查井的侧壁上，且高度测量装置分布在液面上方。
8.根据权利要求7所述的排水管道流体流量监测装置，其特征在于，
所述检查井设置在待测管道上方，且检查井与待测管道相互垂直。
9.根据权利要求7所述的排水管道流体流量监测装置，其特征在于，
所述检查井的侧壁上设置有固定支架；
所述固定支架包括支撑平台和斜撑，所述支撑平台水平固定在检查井的侧壁上，所述斜撑倾斜设置在支撑平台下方，斜撑的两端分别与支撑平台和检查井固定连接；
所述液面高度测量装置固定安装在支撑平台上。
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