CN209745331U - 一种管道非满管流流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道非满管流流量测量装置，涉及管道流量测量技术领域，包括测杆、转子式流速仪、浮标、线性带和动滑轮，测杆外表面轴向设置有滑槽，滑槽径向贯通测杆，转子式流速仪能够沿滑槽上下滑动，测杆内部设有放置孔，动滑轮放置在放置孔中，动滑轮与转子式流速仪相连接，线性带绕过动滑轮，线性带一端为固定端，线性带另一端为活动端，浮标与活动端连接，浮标在水流作用下能够沿测杆向上移动并带动活动端向上移动。本实用新型提供的管道非满管流流量测量装置，结构简单，流量测量方便快捷、成本低，测量精度高。

Description

一种管道非满管流流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及管道流量测量技术领域，特别是涉及一种管道非满管流流量测量装置。

背景技术

管道非满管流是指管道横断面未全部被水充满的流动状态，如工厂无压排污管道、城市污水管道以及农田暗管排水管道等均为非满管流。

环境保护已经成为我国经济持续发展的基本国策，在国家环境保护政策推动下，企业对环保工作越来越予以重视，生产过程中产生的污水要严格控制其排放量，为此要求安装流量计来计量污水排放量。污水管排水的流体流动都是自然流动、流量大、非满管并且具有自由水面，对其精确地进行测量有一定的难度。再比如农田暗管排水技术是土地排水、防止土地盐碱化和改造中低产田的有效措施，与明沟排水相比具有排水效果好，可以有效控制地下水位，节省土地，减少维护费用等特点。暗管排水系统一般由吸水管、集水管、检查井、集水井等几部分组成。其中吸水管埋设于田间，直接由进水孔或接缝吸收和接受土壤中多余水分的管道。集水管(沟)用于汇集吸水管集水并输送至下一级排水沟道的暗管或明沟。科学管理农田需要掌握暗管排水排水量。然而目前对集水管排水量测量现在还没有较好的实现方法或设备。

管道非满管流流量测量基本原理是流体断面面积和流体流速的乘积，目前，管道非满管流测量设备主要有两种，一种是采用电磁感应原理测量出流经管道的流速配合使用相应测量液位的装置测流体流量；另一种是根据多普勒原理采用超声波、无线电波等测量流体速度再配合使用液位测量装置测量流体流量。

管道非满管流流量测量以前多采用传统槽式流量计，不仅精度较低，而且带来较大的水头损失，同时对上游渠道的坡度及下游水深也均有一定的要求,当不能满足条件时测量精度会降低，有时甚至无法进行测量。如果用电磁流量计来测量污水，则需要建造额外的闸板和堰板以保证满管，这些附加的安装费用经常会超出流量计本身的费用，大口径管道时更是如此，而且还增加了管道堵塞的可能性。随着测量技术的不断发展，目前电磁和超声波技术都能对非满管流体流量进行测量，但是存在一些缺点：①非满管电磁流量计目前只能用于圆形管的流量测量；②由于国内尚无非满管电磁流量计生产，国外厂商及其代理要价甚高，为传统仪表的2～3倍以上，这给非满管电磁流量计的普及带来了一定的难度；③污水治理单位收取的污水处理费常数倍甚至十余倍洁净生活和工业用水的价格，非满管电磁流量计测量精度虽然与传统槽式流量计相比大有提高，但如果作为贸易结算，仪表精度仍有待进一步提高；超声波或无线电波测量，一般要求所测流体均质、杂质含量低，水流杂志含量较多时，反射回来的电磁波计量结果不准确，这与非满管流的运用环境流体中杂质含量较高的特点相背离。此外，对于已建成管道，加装流量计时改造难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种管道非满管流流量测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单，流量测量方便快捷、成本低，测量精度高。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种管道非满管流流量测量装置，包括测杆、转子式流速仪、浮标、线性带和动滑轮，所述测杆外表面轴向设置有滑槽，所述滑槽径向贯通所述测杆，所述转子式流速仪能够沿所述滑槽上下滑动，所述测杆内部设有放置孔，所述动滑轮放置在所述放置孔中，所述动滑轮与所述转子式流速仪相连接，所述线性带绕过所述动滑轮，所述线性带一端为固定端，所述线性带另一端为活动端，所述浮标与所述活动端连接，所述浮标在水流作用下能够沿所述测杆向上移动并带动所述活动端向上移动。

优选的，还包括移动环，所述移动环套设在所述测杆外并位于所述浮标上方，所述固定端固定连接在所述测杆顶部，所述活动端固定连接在所述移动环上。

优选的，所述测杆外表面设有螺旋凹槽，所述浮标上固定设有与所述螺旋凹槽螺纹配合的螺旋凸起。

优选的，所述移动环内径向固定一连接杆，所述连接杆穿过所述滑槽。

优选的，所述浮标为螺旋桨形浮标，所述螺旋桨形浮标包括桨毂和多个桨叶，各所述桨叶径向均匀固定于所述桨毂外周面。

优选的，所述桨毂中央设有通孔，所述测杆穿过所述通孔，所述螺旋凸起设置在所述通孔内表面。

优选的，所述转子式流速仪包括依次相连的旋转部件、身架部件和尾翼部件，所述身架部件卡接在所述滑槽内且能够沿所述滑槽上下滑动。

优选的，所述动滑轮与所述身架部件固定连接。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供一种管道非满管流流量测量装置，将内有非满管流的管道钻孔，开始测试前，浮标和转子式流速仪均在测杆最底端位置，将测杆垂直插入管道中，浮标在水流作用下，会自下向上运动，浮标带动线性带的活动端向上运动，线性带带动动滑轮向上运动，动滑轮带着转子式流速仪向上运动；当浮标向上运动到流体液面时，转子式流速仪移动到一半液面深度位置，然后通过转子式流速仪测量流体流速作为流体的平均流速；通过管道的半径以及流体深度得出流体截面的截面积，通过平均流速与截面积的乘积得到管道非满管流流量；本实用新型结构简单，测量方便快捷，测量成本低，通过转子式流速仪测量流速测量精度高，进而得到高精度的流量结果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为采用本实用新型提供的管道非满管流流量测量装置测流量时主视图；

图2为图1中的管道非满管流流量测量装置测流量时的侧视图；

图3为本实用新型提供的管道非满管流流量测量装置的主视图；

图4为图3中管道非满管流流量测量装置的左视图；

图5为本实用新型提供的管道非满管流流量测量装置中移动环结构示意图；

图6为采用本实用新型提供的管道非满管流流量测量装置测流量的一种测量截面示意图；

图7为采用本实用新型提供的管道非满管流流量测量装置测流量的另一种测量截面示意图；

图中：1-测杆、2-转子式流速仪、3-浮标、4-线性带、5-动滑轮、6-滑槽、7-固定端、8-活动端、9-移动环、10-螺旋凹槽、11-连接杆、12-旋转部件、13-身架部件、14-尾翼部件、15-管道、16-流体、17-管道孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种管道非满管流流量测量装置，以解决现有技术存在的问题，结构简单，流量测量方便快捷、成本低，测量精度高。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～4所示，本实施例提供一种管道非满管流流量测量装置，包括测杆1、转子式流速仪2、浮标3、线性带4和动滑轮5，测杆1外表面轴向设置有滑槽6，滑槽6径向贯通测杆1，转子式流速仪2能够沿滑槽6上下滑动，测杆1内部设有放置孔，动滑轮5放置在放置孔中，动滑轮5与转子式流速仪2相连接，线性带4绕过动滑轮5，线性带4一端为固定端7，线性带4另一端为活动端8，浮标3与活动端8连接，浮标3在水流作用下能够沿测杆1向上移动并带动活动端8向上移动。

使用测量时，将内有非满管流的管道15钻一个管道孔17，开始时，浮标3和转子式流速仪2均在测杆1最底端位置，将测杆1通过管道孔17垂直插入管道15中，浮标3在水流作用下，会自下向上运动，浮标3带动活动端8向上运动，线性带4带动动滑轮5向上运动，动滑轮5带着转子式流速仪2向上运动；当浮标3向上运动到流体16液面时，转子式流速仪2移动到一半流体深度位置，然后通过转子式流速仪2测量流体16的流速作为平均流速；通过管道15的半径以及流体16深度得出流体16截面的截面积，通过平均流速与截面积的乘积得到管道非满管流流量；本实用新型结构简单，测量方便快捷，测量成本低，通过转子式流速仪2测量流速测量精度高，进而得到高精度的流量结果。

流体16流过管道15断面的流量Q，可以用以下公式计算。

其中Q表示管道15中流体16流过断面的流量；A表示该断面面积；表示流体16流过该断面的平均流速。

对于管径小于1.5m的管道15，非满管流流体的流速主要是根据非满管流流体的流动特点测量0.5h的位置的流速，其中h为流体深度，即根据0.5h处转子式流速仪2测得断面的平均流速

对于一固定管道15，管颈r已知，流体深度h可以通过浮标3上升的高度得出，则断面面积A可通过计算得到。

如图6所示，管道15中流体16液面低于管道半径时，流体断面面积A₁的计算公式：

如图7所示，管道15中流体16液面高于管道半径时，流体断面面积A₂的计算公式：

如图3～4所示，测杆1外表面设有螺旋凹槽10，浮标3上固定设有与螺旋凹槽10螺纹配合的螺旋凸起，在流体16作用下，浮标3沿着螺旋凹槽10向上转动。

浮标3为螺旋桨形浮标，螺旋桨形浮标包括桨毂和多个桨叶，各桨叶径向均匀固定于桨毂外周面。

桨毂中央设有通孔，测杆1穿过通孔，螺旋凸起设置在通孔内表面。

通过流体16对桨叶的冲击，可以为浮标3提供向上移动的浮托力，可以带动浮标3沿着螺旋凹槽10向上螺旋移动。

如图3所示，转子式流速仪2包括依次相连的旋转部件12、身架部件13和尾翼部件14，所述旋转部件12可拆卸连接在所述身架部件13上，身架部件13卡接在滑槽6内且能够沿滑槽6上下滑动，通过尾翼部件14调节转子式流速仪2的方向，通过流体16冲击旋转部件12测量得出流体16的流速。

如图3所示，动滑轮5与身架部件13固定连接，在浮标3向上移动的同时，线性带4带动动滑轮5向上移动，通过动滑轮5带动转子式流速仪2向上滑动。

实施例二

如图1～4所示，本实施例提供一种管道非满管流流量测量装置，与实施例一中的管道非满管流流量测量装置的不同之处在于，还包括移动环9，移动环9套设在测杆1外并位于浮标3上方，固定端7固定连接在测杆1顶部，活动端8固定连接在移动环9上，通过浮标3的向上移动带动移动环9向上移动。

如图5所示，移动环9内径向固定一连接杆11，连接杆11穿过滑槽6，在浮标3向上移动带动移动环9向上移动时，可以保证移动环9沿着滑槽6向上移动。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种管道非满管流流量测量装置，其特征在于：包括测杆、转子式流速仪、浮标、线性带和动滑轮，所述测杆外表面轴向设置有滑槽，所述滑槽径向贯通所述测杆，所述转子式流速仪能够沿所述滑槽上下滑动，所述测杆内部设有放置孔，所述动滑轮放置在所述放置孔中，所述动滑轮与所述转子式流速仪相连接，所述线性带绕过所述动滑轮，所述线性带一端为固定端，所述线性带另一端为活动端，所述浮标与所述活动端连接，所述浮标在水流作用下能够沿所述测杆向上移动并带动所述活动端向上移动。

2.根据权利要求1所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：还包括移动环，所述移动环套设在所述测杆外并位于所述浮标上方，所述固定端固定连接在所述测杆顶部，所述活动端固定连接在所述移动环上。

3.根据权利要求1所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：所述测杆外表面设有螺旋凹槽，所述浮标上固定设有与所述螺旋凹槽螺纹配合的螺旋凸起。

4.根据权利要求2所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：所述移动环内径向固定一连接杆，所述连接杆穿过所述滑槽。

5.根据权利要求3所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：所述浮标为螺旋桨形浮标，所述螺旋桨形浮标包括桨毂和多个桨叶，各所述桨叶径向均匀固定于所述桨毂外周面。

6.根据权利要求5所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：所述桨毂中央设有通孔，所述测杆穿过所述通孔，所述螺旋凸起设置在所述通孔内表面。

7.根据权利要求1所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：所述转子式流速仪包括依次相连的旋转部件、身架部件和尾翼部件，所述身架部件卡接在所述滑槽内且能够沿所述滑槽上下滑动。

8.根据权利要求7所述的管道非满管流流量测量装置，其特征在于：所述动滑轮与所述身架部件固定连接。