一种闸门过水断面测流方法技术

本发明专利技术涉及一种闸门过水断面测流方法，属于水利闸门流量测量技术领域。技术方案是：在多普勒垂线剖面流速传感器的检测波束的覆盖范围内，流速检测点包含闸板下沿之下，即闸门开度范围内的垂线流速，也包含闸板下沿之上，即闸门开度范围之外的垂线流速，闸门测控仪（7）通过闸位传感器（5）确定闸门开度即闸板下沿的位置，从而确定闸板下沿及以下为有效流速测点，参与流速计算，闸板下沿之上为无效流速测点，所测流速值被抛掉；在有效测流范围内分层测流。本发明专利技术的有益效果：在有效测流范围内分层测流，避免闸板下沿以上部分的扰流对过闸流速的影响，可以实现过闸流量的连续在线测量，高精度计算过闸流量，便于管理部门管理。便于管理部门管理。便于管理部门管理。

【技术实现步骤摘要】
一种闸门过水断面测流方法


[0001]本专利技术涉及一种闸门过水断面测流方法，属于水利闸门流量测量


技术介绍

[0002]目前，现有的水利闸门流量测量方法采用的计算公式，一般误差比较大。上述缺陷长期困扰行业人员，但是多年来又没有更好的解决办法，一定程度上限制了闸门量水的应用。本申请人之前申请了202022291714.6
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一种多普勒法水利闸门测流装置”，存在如下问题：1、多普勒流速传感器采用单测点测流速，不能涵盖整个垂线各点的流速，误差较大；2、缺乏流速测量的具体方法，一定程度上限制了该技术的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是提供一种闸门过水断面测流方法，采用垂线剖面多普勒流速传感器进行垂线剖面多点检测流速，实现该垂线上各点流速的全面检测，在有效测流范围内分层测流，解决
技术介绍
中存在的上述问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种闸门过水断面测流方法，包含如下步骤：
①
多普勒垂线剖面流速传感器安装在闸后底面上，为多垂线布设，数量至少为一个；
②
多普勒垂线剖面流速传感器面向闸板，向斜上方发出一束超声波多普勒多点流速检测波束，该波束上的流速检测点的数量及间距可以设定，由于制造时波束的角度已经确定，闸板下垂线上各点的实际流速值为该波束角的余弦值；
③
在多普勒垂线剖面流速传感器的检测波束的覆盖范围内，流速检测点包含闸板下沿之下，即闸门开度范围内的垂线流速，也包含闸板下沿之上，即闸门开度范围之外的垂线流速，闸门测控仪通过闸位传感器确定闸门开度即闸板下沿的位置，从而确定闸板下沿及以下为有效流速测点，参与流速计算，闸板下沿之上为无效流速测点，所测流速值被抛掉；在有效测流范围内分层测流；
④
所述分层测流是根据闸门测控仪采集到的闸位传感器检测到的闸门开度，确定多普勒垂线剖面流速传感器的流速有效监测范围，设定该垂线上各层流速检测点的间隔和总检测点数，总检测点数即分层测流的层数，并检测该垂线上各检测点的流速值，从而得到该垂线上的平均流速；
⑤
由于闸门开度已知，闸门宽度为确定值，因此闸门的过水面积可以确定，又由于闸后为多垂线的多普勒垂线剖面流速传感器的布设方式，又测得了个垂线的平均流速，从而得到整个闸门过水断面的平均流速，平均流速与闸门过水面积的乘积即为闸门过水流量。
[0005]所述多普勒垂线剖面流速传感器的数量为多个，多个多普勒垂线剖面流速传感器设置在闸板的下游，沿闸道宽度方向布置，在闸板的下游形成多声道测流结构。
[0006]多个所述多普勒垂线剖面流速传感器和闸位传感器分别与闸门测控仪连接。
[0007]所述闸位传感器为绝对型编码器式闸位传感器。
[0008]本专利技术的创新点为：1、多普勒流速传感器由原来的垂线上某一点检测流速，改进为多普勒垂线剖面流速传感器，垂线剖面多点检测流速，实现该垂线上各点流速的全面检测；2、多普勒垂线剖面流速传感器布设在闸板下游无淤积的底面上，安装、防护、维护都非常简单；3、根据闸门不同的开度，在计算出过水断面的同时，还给出某一垂线上各点流速的检测方法，避免闸板下沿以上部分的扰流对过闸流速的影响；采用本专利技术，可以测量闸道开口内流速场不均匀时多垂线上各点流速，同时监测闸门过水断面，通过流速面积法，得到该断面上更为精确的过闸流量，完成自动闸门测流任务。
[0009]本专利技术中，多普勒流速传感器、闸位传感器、流速面积法、闸门测控仪、闸板等均是本领域公知的内容。
[0010]本专利技术通过绝对型编码器式闸位传感器测出闸道过水面积，利用多通道闸后多普勒垂线剖面流速传感器测出各垂线上多点的流速，从而得到更精确的平均流速，采用流速面积法计算出过闸流量，测量精度高，实现计算过闸流量的自动测量。
[0011]本专利技术的有益效果：在有效测流范围内分层测流，避免闸板下沿以上部分的扰流对过闸流速的影响，可以实现过闸流量的连续在线测量，高精度计算过闸流量，便于管理部门管理。
附图说明
[0012]图1是本专利技术闸门多普勒测流装置侧视图；图2是本专利技术闸门多普勒测流装置主视图；图3是本专利技术闸门多普勒测流装置电气连接示意图；图4是本专利技术闸门垂线多点测流方式示意图；图中：闸道1、闸板2、闸门基座3、闸门启闭机4、闸位传感器5、多普勒垂线剖面流速传感器6、闸门测控仪7、水流方向8、渠底9、上游10、下游11、波束角12、闸板下沿之上为无效流速测点13、闸板下沿及以下为有效流速测点14、多普勒多点流速检测波束15。
具体实施方式
[0013]以下结合附图，通过实施例对本专利技术做进一步说明。
[0014]一种闸门过水断面测流方法，包含如下步骤：
①
多普勒垂线剖面流速传感器安装在闸后底面上，为多垂线布设，数量至少为一个；
②
多普勒垂线剖面流速传感器面向闸板，向斜上方发出一束超声波多普勒多点流速检测波束，该波束上的流速检测点的数量及间距可以设定，由于制造时波束的角度已经确定，闸板下垂线上各点的实际流速值为该波束角12的余弦值；
③
在多普勒垂线剖面流速传感器的检测波束的覆盖范围内，流速检测点包含闸板
下沿之下，即闸门开度范围内的垂线流速，也包含闸板下沿之上，即闸门开度范围之外的垂线流速，闸门测控仪7通过闸位传感器5确定闸门开度即闸板下沿的位置，从而确定闸板下沿及以下为有效流速测点14，参与流速计算，闸板下沿之上为无效流速测点13，所测流速值被抛掉；在有效测流范围内分层测流；
④
所述分层测流是根据闸门测控仪7采集到的闸位传感器5检测到的闸门开度，确定多普勒垂线剖面流速传感器6的流速有效监测范围，设定该垂线上各层流速检测点的间隔和总检测点数，总检测点数即分层测流的层数，并检测该垂线上各检测点的流速值，从而得到该垂线上的平均流速；
⑤
由于闸门开度已知，闸门宽度为确定值，因此闸门的过水面积可以确定，又由于闸后为多垂线的多普勒垂线剖面流速传感器的布设方式，又测得了个垂线的平均流速，从而得到整个闸门过水断面的平均流速，平均流速与闸门过水面积的乘积即为闸门过水流量。
[0015]所述多普勒垂线剖面流速传感器6的数量为多个，多个多普勒垂线剖面流速传感器6设置在闸板2的下游11，沿闸道1宽度方向布置，在闸板2的下游11形成多声道测流结构。
[0016]多个所述多普勒垂线剖面流速传感器6和闸位传感器5分别与闸门测控仪7连接。
[0017]参照附图1、2、3、4，多普勒测流装置设置在闸道的启闭机室处，启闭机室内设有闸门启闭机4，闸位传感器5匹配在闸门启闭机4上，闸板2设置在闸道1中、闸门启闭机4之下，闸门启闭机4设置在闸门基座3上，闸门基座3设置在闸道上方，闸门启闭机连接闸板，所述启闭机室内设有闸门测控仪7。
[0018]本专利技术采用上述多普勒测流装置进行测流，核心为：闸板下沿以下为有效测流范围，闸板下沿以上无效测流数据抛掉，在有效测流范围内分层测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闸门过水断面测流方法，其特征在于包含如下步骤：
①
多普勒垂线剖面流速传感器安装在闸后底面上，为多垂线布设，数量至少为一个；
②
多普勒垂线剖面流速传感器面向闸板，向斜上方发出一束超声波多普勒多点流速检测波束，该波束上的流速检测点的数量及间距可以设定，由于制造时波束的角度已经确定，闸板下垂线上各点的实际流速值为该波束角（12）的余弦值；
③
在多普勒垂线剖面流速传感器的检测波束的覆盖范围内，流速检测点包含闸板下沿之下，即闸门开度范围内的垂线流速，也包含闸板下沿之上，即闸门开度范围之外的垂线流速，闸门测控仪（7）通过闸位传感器（5）确定闸门开度即闸板下沿的位置，从而确定闸板下沿及以下为有效流速测点（14），参与流速计算，闸板下沿之上为无效流速测点（13），所测流速值被抛掉；在有效测流范围内分层测流；
④
所述分层测流是根据闸门测控仪（7）采集到的闸位传感器（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张喜，于子朔，于树利，张家铭，
申请(专利权)人：唐山现代工控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：