CN204988956U - 一种黄河排沙洞含沙量测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种黄河排沙洞含沙量测量系统，包括含沙量测量仪、含沙量测量装置和取水漏斗，取水漏斗上设置有弹性扰流装置；所述取水漏斗通过管道连接至含沙量测量装置的进水口，所述含沙量测量装置的上部口径大，下部口径小，含沙量测量装置上部设置进水口，侧部上端设置有出气孔，侧部中央设置溢流口，底部设置有出水口，所述含沙量测量装置内设置传感器，传感器从含沙量测量装置的侧部中央斜插入其内部，传感器通过电缆与含沙量测量仪连接；本实用新型能实现黄河排沙洞出口含沙量的实时在线测量，通过监控可以在线观测含沙量的演进过程，为调水调沙和汛期水库水沙运行、实时提供含沙量信息，便于领导远程实时动态观测和决策。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利领域，具体是一种黄河排沙洞含沙量测量系统。
背景技术
黄河小浪底水利枢纽在黄河治理开发与管理中占有举足轻重的战略性地位，控制黄河92.3%的流域面积、近100%的泥沙，大量的泥沙淤积在库区，主要在每年的调水调沙和汛期期间通过3条排沙洞将库区淤积的泥沙排到下游河道，排沙洞的特点：含沙量高，最高时近1000kg/m3，沙的颗粒级配较细，排沙洞由弧形闸门控制，闸前是压力水流，闸后是高速水流，该特点给含沙量的实时测量带来巨大挑战；号排沙洞泄流是明渠泄流，浑水以约40米/秒的速度流过，为了减少对边壁的气蚀和摩蚀，浑水中人为渗入大量气体，形成水、沙、气三相高速水流，浑水取进管道，并且进行水气分离变为水沙二相低速水流，才能进行含沙量的测量。
根据测量原理的不同，含沙量测量方法可分为直接测量方法和间接方法，直接测量方法包括烘干法和比重法，特点是取样测量，精度高，但不能实时在线测量；间接方法有红外线法、分光光度法、电容法、振动法、超声波法、激光法和γ射线法等，间接测量法中γ射线法和振动法是目前现场应用中能较好实现含沙量快捷、简便、准确可靠测量的方法，其它间接测量方法只适合于低含沙溶液的测量。
振动法利用振动学原理，根据谐振棒在不同含沙量的泥水中的振动周期不同来推求含沙量，在泥沙比重、粒径组成一定，泥沙颗粒运动速度相同时，谐振棒振动周期T(s)与含沙量ρ近似呈线性正比关系为：ρ=aT+b，其中：a，b为常数，可通过实验事先率定；试验证实对于材料一定的谐振棒，棒体密度与其振动周期的平方成正比，由于实际测量中棒体的运动受水深、水流速度影响较大，测量设备一般采用金属空管代替谐振棒，当含沙水流进入管体时由于管子材料和体积一定，测量管的密度完全由管中液体的密度决定，如果水流中的含沙量发生变化，相当于整个管体的密度发生了变化，则管体的振动周期也随之发生变化，此时测量出泥水的密度，由管体密度与振动周期间的关系，可计算出泥水含沙量，云南大学和云南省水文总站合作研制了ZN-1型振动式含沙量测量仪，其振动管安装在铅鱼腹体内，而使水流能自由通过振动管，主要用于低流速环境下的测量，当含沙量为10～830kg/m3时，相对误差小于±5％的测点累积频率为85％。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够实现在线检测且检测精准的黄河排沙洞含沙量测量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种黄河排沙洞含沙量测量系统，包括含沙量测量仪、含沙量测量装置和取水漏斗，取水漏斗上设置有弹性扰流装置；所述取水漏斗通过管道连接至含沙量测量装置的进水口，所述含沙量测量装置上部设置进水口，侧部上端设置有出气孔，侧部中央设置溢流口，底部设置有出水口，所述含沙量测量装置内设置传感器，传感器从含沙量测量装置的侧部中央斜插入其内部，传感器通过电缆与含沙量测量仪连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述弹性扰流装置采用弹性钢丝制成。
作为本实用新型再进一步的方案：所述含沙量测量装置的上部口径大，下部口径小。
作为本实用新型再进一步的方案：所述含沙量测量装置的高度为850mm，内径为110mm。
作为本实用新型再进一步的方案：所述取水漏斗设置有边长为500mm的正方形开口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能实现黄河排沙洞出口含沙量的实时在线测量，通过监控可以在线观测含沙量的演进过程，为调水调沙和汛期水库水沙运行、实时提供含沙量信息，便于领导远程实时动态观测和决策；弹性扰流装置能够使高速水流变向、减速、消能使之成为低速水流，落入取水漏斗中，取水漏斗把浑水汇集到管道中再输送至含沙量测量装置，由于流速降低，气体上升溢出，还具有水气分离的作用；含沙量测量装置上部口径大，下部口径小，侧部上端设置有排气孔，下部安装传感器，当取的浑水进入含沙量测量装置，在同一流量下，口径大，其流速进一步降低，这时更有利于气泡上升并排出；当取水流量大于排水管的流量时，排气孔排出水和气，下部安装的传感器能测出浑水含沙量，经过取水漏斗和含沙量测量装置的两次水气分离，得到不含气的浑水，实现含沙量的实时测量。
附图说明
图1为本实用新型的整体安装结构示意图。
图2为本实用新型的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-2，一种黄河排沙洞含沙量测量系统，包括含沙量测量仪1、含沙量测量装置2和取水漏斗3，取水漏斗3上设置有弹性扰流装置5，弹性扰流装置5采用弹性钢丝制成；所述取水漏斗3通过管道4连接至含沙量测量装置2的进水口6，所述含沙量测量装置2上部设置进水口6，侧部上端设置有出气孔7，侧部中央设置溢流口9，底部设置有出水口8，所述含沙量测量装置2内设置传感器10，传感器10从含沙量测量装置2的侧部中央斜插入其内部，传感器10通过电缆与含沙量测量仪1连接。
所述含沙量测量装置2的上部口径大，下部口径小，含沙量测量装置2的高度为850mm，内径为110mm；所述取水漏斗3设置有边长为500mm的正方形开口。
本实用新型的工作原理是：将含沙量测量仪1安装在坝上监测室内，通过电缆与安装在排沙洞出口边壁南测下方垂直坝壁位置的含沙量测量装置2相连，取水漏斗3安装在3号排沙洞出口位置，被测含沙水流通过取水漏斗3，经管道4输送到含沙量测量装置2，该装置具有气体分离和测量功能，排沙洞的高速含沙水流在出口位置除形成主流外，还形成分散流；为稳定取水流量，加装弹性扰流装置5，弹性扰流装置5采用弹性钢丝制成，高速水流冲击弹性钢丝使之弯曲，扰动浑水形成分散流；分散流落入取水漏斗3，通过管道4引到含沙量测量装置2中实现气水分离，分离后的气体通过出气孔7排出，含沙水流进入含沙量测量装置2中通过传感器10进行测量后由出水口8流出，当取水流量大时多余的浑水经溢流口9流出。
传感器10是根据物理中固有振动原理：装满清水的钢管被电激励产生固有振动频率，当水中含沙量增大时振动频率变低，振动频率与被测液体的密度有关，测频率的变化值可以反映被测液体的密度变化，而密度和含沙量之间存在对应关系，因此不同的频率可代表不同的含沙量值；传感器10输出频率信号进入含沙量测量仪1，经光电隔离后送到微电脑，准确地检测频率并把信号处理、计算得到含沙量，含沙量信号一方面传送到D/A变换器，输出4-20mA电流信号（或0-5V电压信号）上监控；另一方面送往数码显示器，显示含沙量值，含沙量测量仪1配有数字开关，用于测量和标定工作，含沙量的测量范围0—1000kg/m3，精度为±1%FS，本实用新型中采用的含沙量测量仪1为云南大学和云南省水文总站合作研制了ZN-1型振动式含沙量测量仪，是现有技术，因此，其内部结构和电路原理均不在本文中赘述。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种黄河排沙洞含沙量测量系统，其特征在于：包括含沙量测量仪（1）、含沙量测量装置（2）和取水漏斗（3），取水漏斗（3）上设置有弹性扰流装置（5）；所述取水漏斗（3）通过管道（4）连接至含沙量测量装置（2）的进水口（6），所述含沙量测量装置（2）上部设置进水口（6），侧部上端设置有出气孔（7），侧部中央设置溢流口（9），底部设置有出水口（8），所述含沙量测量装置（2）内设置传感器（10），传感器（10）从含沙量测量装置（2）的侧部中央斜插入其内部，传感器10通过电缆与含沙量测量仪（1）连接。
2.根据权利要求1所述的黄河排沙洞含沙量测量系统，其特征在于，所述弹性扰流装置（5）采用弹性钢丝制成。
3.根据权利要求1所述的黄河排沙洞含沙量测量系统，其特征在于，所述含沙量测量装置（2）的上部口径大，下部口径小。
4.根据权利要求1所述的黄河排沙洞含沙量测量系统，其特征在于，所述含沙量测量装置（2）的高度为850mm，内径为110mm。
5.根据权利要求1所述的黄河排沙洞含沙量测量系统，其特征在于，所述取水漏斗（3）设置有边长为500mm的正方形开口。
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| CN107894381A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-04-10 | 广州和时通电子科技有限公司 | 一种南方河流用测沙装置和方法 |
| CN116086544A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-09 | 中国水利水电科学研究院 | 一种大坝坝面多物理量一体化监测方法及装置 |
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| CN116086544B (zh) * | 2023-02-23 | 2023-10-13 | 中国水利水电科学研究院 | 一种大坝坝面多物理量一体化监测方法及装置 |
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