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[摘 要]本文介绍水泵现场用流速仪法测量流量过程的关键计算和安装过程中的质 量控制技术。
[关键词]水泵流量 流速仪 计算与安装
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0358-02
已经建成的泵站在设计和施工时大部分都没有考虑单泵测量测试的要求，重新在管道上安装流量计比较困难，工期和投资比较大，现场没有适合《泵站现场测试与安全检测规程》（SL548-2012）的直管道。
我中心从事水泵机组检测三十多年，积累了一定的经验，检测方法既符合规程的规定，投资不大，检测周期也比较快，现场操作也比较方便。在泵站机组水泵检修闸门处安装一个与检修闸门尺寸一致的测流架，在测流架上安装流速仪，机组运行时水流推动流速仪旋转，流速仪发出的信号通过电缆传给流量集成仪，在流量集成仪中输入相应流速仪的K、C值、流道的长、宽值即可，此种方法现场制作安装相当方便，其结果也在误差允许范围内。
一、流速仪
采用的流速仪为旋桨型，内部结构分为三大部件，即：旋转部件，身架部件和尾翼部件。
1.旋转部件
旋转部件按其工作原理分为感应和接触机构两部分。感应机构主要指旋桨及其支承系统。旋桨一般由工程塑料制成，有两片或三片桨叶，旋桨中心有螺孔与轴承旋紧。支撑系统则是一对单列向心推力球轴承，它承受径向和轴向的综合荷载，安装在旋转轴的前部。接触机构实质上是信号机构，把旋桨的转数转换成电脉冲信号。当水流推动流速仪旋桨时，安装在轴套内腔中的螺丝套随旋桨一起转动，螺丝套的螺丝即带动齿轮转动，螺丝套每转一圈，螺纹即拨动齿轮一个牙，齿轮有20个牙，则旋桨每转20转，齿轮回转一周，齿轮上的接触销与接触丝相碰一次，即发出一个电信号。如果要缩短旋桨转数的信号历时，可在齿轮上的小孔中再铆一件接触销，使旋桨每10转发出一个信号；铆十件接触销，就成为每2转发出一个信号。
2.身架部件
身架部件为流速仪的基座。前端有一圆柱孔，孔壁上有固轴螺丝，用以安装和固定旋转部件之用。身架的上部有接线柱，供接装电线之用。身架后部的圆柱孔，用以安装尾翼；另外二个带有固定螺丝的垂直圆柱孔，在测量时用来安装和固定仪器之用。
3.尾翼部件
是用来调整流速仪对准水流的方向。在管道或渠道中用多台流速仪测速时，可不用尾翼，而用其他方法使流速仪对准水流方向。
用流速仪测定点流速
流速仪的旋桨，在水流推动下产生旋转，旋桨的转速n与水流流速v之间存在着一定的函数关系v=f（n），每台流速仪通过在检定水槽中率定，给出在允许测速范围内的线性关系式（即检定公式）为：
式中 v—水流测点流速（m/s）；
n—流速仪旋桨转速（r/s），n=N/T，其中N为测速时段内旋桨的总转数；T为测速时段历时（s）；
k—流速仪的倍常数（m/r）；
C—流速仪的摩阻系数（m/s）。
常数k和C值与旋桨的螺距及支承系统的摩阻力等因素有关，所以每台流速仪的k和C值都是不同的，要对每台流速仪进行单独检定，并通过回归计算，给出相应的检定公式。
用流速仪测定点流速，就是把表示旋桨转数的电脉冲信号记录下来，代入公式（2-1）即可。
所用和备用流速仪在现场检测前必须送有资质的检测机构检定，并对每部流速仪给出相应的k，C值。
二、测流架的制作
现场测量进水流道的长与宽，闸槽的宽度。外框全部采用十号槽钢现场焊接，在测流架的上端焊两个吊耳，便于测流架上下起吊，两个吊耳采用十号槽钢。在测流架迎水面焊接四個与闸槽等宽的钢撑用于保护流速仪和电缆，同时确保测流架检测时不倾斜。
中间采用2吋镀锌钢管四根，定为主测杆，固定流速仪的钢管采用4分镀锌钢管，定为次测杆，采用“对数—线性”法共用二十六根次测杆，长度均为250mm。计算整个测流架的最大阻水面积不超过规程规定，然后整体刷漆。
三、流速仪的安装与布置
二十六部流速仪按规程规定的“对数—线性”法布置，测点位置及其相应的测点流速加权系数如图1及表1所示。
断面平均流速为各测点流速vi的加权平均值：
式中 Ki—流速vi所对应的加权系数。
主测杆的定位：由于次测杆是焊在主测杆上，流速仪又安装在次测杆上，为了便于现场安装统一、方便，流速仪的安装均与次安装杆外延齐平，流速仪的安装位置长度均为45mm。此时应先用表中0.092、0.3675、0.6325、0.908计算出流速仪横坐标的位置。例第一个主测杆的位置为0.092L+闸槽深度-50（槽钢的边宽）-22.5（流速仪安装处45/2）。第二个主测杆的位置为0.3675L+闸槽深度-50-22.5。为了测流架的整体刚度和美观，也便于安装，1号、2号主测杆上的流速仪安装全部在左侧，3号、4号测流架上流速仪安装全部在右侧。1号、4号主测杆分别安装7个流速仪；2号、3号主测杆上分别安装6部流速仪。
四根主测杆上焊接的二十六个测杆的布置严格按0.034H、0.092H、0.25H、0.3675H、0.5H、0.6325H、0.75H、0.908H、0.966H。在现场测试中，水泵机组采用了肘形流道，规程规定，流速仪的水平轴线必须与流速仪所在点位置流线平行，所以每一部流速仪的偏转角度不尽相同。
H1为水泵进水流道的高度，也是过水断面的实际高度。
H2为水泵进水流道渐变段尾部最小高度；
X为水泵进水流道渐变段的长度。
由于肘形流道中水流线的特别性，流道上下流线时是不平行的。这就要求所有流速仪的安装是不平行的，均有一定的偏转角度，其角度应根据流速仪所在的不同位置计算出流速仪的安装角度。
水流方向
（0.034、0.092、0.25…0.908、0.966）
用反函数求出α，共有七个不同的角度。每个位置流速仪偏转角度求出后，现场安装不方便用偏转角度安装，就将其转化为偏转量。偏转量为，Z为流速仪本体安装的中心到旋桨的距离，这个距离量时同一型号的流速仪是一致的。每部流速仪偏转量计算后加上每部流速仪所在位置到测流架边框的纵向距离，就是每部流速仪的桨顶到测流架边框底部的距离。
每部流速仪安装好后，与流量集成仪电缆相连，固定在测流架上的单根电线必须安装在靠迎水面侧，防止起吊时与流道上端摩擦剪断电线而失去信号，整个测流架必须装两根以上的零线，确保信号传输可靠。正式测流时必须试测两三次以上，确保每一个流速仪都有信号传输且运转正常，在正式测试时，每一项测试结束后必须在流量集成仪上逐个检查每部流速仪的输出信号是否正常，如不正常吊起测流架及时更换流速仪。
[关键词]水泵流量 流速仪 计算与安装
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0358-02
已经建成的泵站在设计和施工时大部分都没有考虑单泵测量测试的要求，重新在管道上安装流量计比较困难，工期和投资比较大，现场没有适合《泵站现场测试与安全检测规程》（SL548-2012）的直管道。
我中心从事水泵机组检测三十多年，积累了一定的经验，检测方法既符合规程的规定，投资不大，检测周期也比较快，现场操作也比较方便。在泵站机组水泵检修闸门处安装一个与检修闸门尺寸一致的测流架，在测流架上安装流速仪，机组运行时水流推动流速仪旋转，流速仪发出的信号通过电缆传给流量集成仪，在流量集成仪中输入相应流速仪的K、C值、流道的长、宽值即可，此种方法现场制作安装相当方便，其结果也在误差允许范围内。
一、流速仪
采用的流速仪为旋桨型，内部结构分为三大部件，即：旋转部件，身架部件和尾翼部件。
1.旋转部件
旋转部件按其工作原理分为感应和接触机构两部分。感应机构主要指旋桨及其支承系统。旋桨一般由工程塑料制成，有两片或三片桨叶，旋桨中心有螺孔与轴承旋紧。支撑系统则是一对单列向心推力球轴承，它承受径向和轴向的综合荷载，安装在旋转轴的前部。接触机构实质上是信号机构，把旋桨的转数转换成电脉冲信号。当水流推动流速仪旋桨时，安装在轴套内腔中的螺丝套随旋桨一起转动，螺丝套的螺丝即带动齿轮转动，螺丝套每转一圈，螺纹即拨动齿轮一个牙，齿轮有20个牙，则旋桨每转20转，齿轮回转一周，齿轮上的接触销与接触丝相碰一次，即发出一个电信号。如果要缩短旋桨转数的信号历时，可在齿轮上的小孔中再铆一件接触销，使旋桨每10转发出一个信号；铆十件接触销，就成为每2转发出一个信号。
2.身架部件
身架部件为流速仪的基座。前端有一圆柱孔，孔壁上有固轴螺丝，用以安装和固定旋转部件之用。身架的上部有接线柱，供接装电线之用。身架后部的圆柱孔，用以安装尾翼；另外二个带有固定螺丝的垂直圆柱孔，在测量时用来安装和固定仪器之用。
3.尾翼部件
是用来调整流速仪对准水流的方向。在管道或渠道中用多台流速仪测速时，可不用尾翼，而用其他方法使流速仪对准水流方向。
用流速仪测定点流速
流速仪的旋桨，在水流推动下产生旋转，旋桨的转速n与水流流速v之间存在着一定的函数关系v=f（n），每台流速仪通过在检定水槽中率定，给出在允许测速范围内的线性关系式（即检定公式）为：
式中 v—水流测点流速（m/s）；
n—流速仪旋桨转速（r/s），n=N/T，其中N为测速时段内旋桨的总转数；T为测速时段历时（s）；
k—流速仪的倍常数（m/r）；
C—流速仪的摩阻系数（m/s）。
常数k和C值与旋桨的螺距及支承系统的摩阻力等因素有关，所以每台流速仪的k和C值都是不同的，要对每台流速仪进行单独检定，并通过回归计算，给出相应的检定公式。
用流速仪测定点流速，就是把表示旋桨转数的电脉冲信号记录下来，代入公式（2-1）即可。
所用和备用流速仪在现场检测前必须送有资质的检测机构检定，并对每部流速仪给出相应的k，C值。
二、测流架的制作
现场测量进水流道的长与宽，闸槽的宽度。外框全部采用十号槽钢现场焊接，在测流架的上端焊两个吊耳，便于测流架上下起吊，两个吊耳采用十号槽钢。在测流架迎水面焊接四個与闸槽等宽的钢撑用于保护流速仪和电缆，同时确保测流架检测时不倾斜。
中间采用2吋镀锌钢管四根，定为主测杆，固定流速仪的钢管采用4分镀锌钢管，定为次测杆，采用“对数—线性”法共用二十六根次测杆，长度均为250mm。计算整个测流架的最大阻水面积不超过规程规定，然后整体刷漆。
三、流速仪的安装与布置
二十六部流速仪按规程规定的“对数—线性”法布置，测点位置及其相应的测点流速加权系数如图1及表1所示。
断面平均流速为各测点流速vi的加权平均值：
式中 Ki—流速vi所对应的加权系数。
主测杆的定位：由于次测杆是焊在主测杆上，流速仪又安装在次测杆上，为了便于现场安装统一、方便，流速仪的安装均与次安装杆外延齐平，流速仪的安装位置长度均为45mm。此时应先用表中0.092、0.3675、0.6325、0.908计算出流速仪横坐标的位置。例第一个主测杆的位置为0.092L+闸槽深度-50（槽钢的边宽）-22.5（流速仪安装处45/2）。第二个主测杆的位置为0.3675L+闸槽深度-50-22.5。为了测流架的整体刚度和美观，也便于安装，1号、2号主测杆上的流速仪安装全部在左侧，3号、4号测流架上流速仪安装全部在右侧。1号、4号主测杆分别安装7个流速仪；2号、3号主测杆上分别安装6部流速仪。
四根主测杆上焊接的二十六个测杆的布置严格按0.034H、0.092H、0.25H、0.3675H、0.5H、0.6325H、0.75H、0.908H、0.966H。在现场测试中，水泵机组采用了肘形流道，规程规定，流速仪的水平轴线必须与流速仪所在点位置流线平行，所以每一部流速仪的偏转角度不尽相同。
H1为水泵进水流道的高度，也是过水断面的实际高度。
H2为水泵进水流道渐变段尾部最小高度；
X为水泵进水流道渐变段的长度。
由于肘形流道中水流线的特别性，流道上下流线时是不平行的。这就要求所有流速仪的安装是不平行的，均有一定的偏转角度，其角度应根据流速仪所在的不同位置计算出流速仪的安装角度。
水流方向
（0.034、0.092、0.25…0.908、0.966）
用反函数求出α，共有七个不同的角度。每个位置流速仪偏转角度求出后，现场安装不方便用偏转角度安装，就将其转化为偏转量。偏转量为，Z为流速仪本体安装的中心到旋桨的距离，这个距离量时同一型号的流速仪是一致的。每部流速仪偏转量计算后加上每部流速仪所在位置到测流架边框的纵向距离，就是每部流速仪的桨顶到测流架边框底部的距离。
每部流速仪安装好后，与流量集成仪电缆相连，固定在测流架上的单根电线必须安装在靠迎水面侧，防止起吊时与流道上端摩擦剪断电线而失去信号，整个测流架必须装两根以上的零线，确保信号传输可靠。正式测流时必须试测两三次以上，确保每一个流速仪都有信号传输且运转正常，在正式测试时，每一项测试结束后必须在流量集成仪上逐个检查每部流速仪的输出信号是否正常，如不正常吊起测流架及时更换流速仪。