一種取水計量校準方法與流程

本發明涉及一種校準的方法，特別用于有取排水工藝中含吸排水井溢流堰的取水戶的取水計量校準的方法。

背景技術：
當前隨著我國最嚴格水資源管理制度的實施，取水計量成為取水戶合法取水的基礎條件，而取水計量精度直接關系到取水戶繳納水資源費的多少，因此，因此各用水戶都需安裝取水計量設備，并盡可能能夠精確計量。然后，對已運行的取水戶增設計量設備，存在一定困難：若按流量安裝要求重新設計計量方案并按要求進行施工安裝，往往影響企業正常運行，從而造成巨大經濟和社會影響；若不重新設計施工，利用企業原有條件進行計量，則往往因安裝條件不滿足相關規范規程，計量精度難以保證。為此，如何提高非理想狀態下的計量精度，是一個技術難題。實際上，有部分取水戶（特別是大型水廠或電廠）本身的取水設施結構有其獨特的特點。一般地，它包括引水段，引水段至泵房，泵房至生產車間裝有流量計，工藝末端連接至用水終端。在大型水廠中，引水段至泵房之間有吸水井；而在電廠中，工藝末端連接至用水終端之間安裝有排水井。一般的工藝流程是，引水端與江河連通并將水引入泵房內，經過生產后，輸送至用水終端。一般而言，為了保證水泵的吸水流態和抽水效率，無論是吸水井或者排水井內均設置有溢流堰。從上述結構可知，實際上泵房取水量與吸水井或排水井的水量相等，可以通過吸水井或排水井的水量推算用戶的取水量，本方法充分利用了這個特點，通過測量吸水井或排水井的水量后與同步測量的流量計數據進行比對，從而確定修正系數。

技術實現要素：
本發明的目的，在于提供一種取水計量校準方法，其能校正流量計的流量后得到更精確的實際流量。本發明解決其技術問題的解決方案是：一種取水計量校準方法，具體包括以下步驟：1）、在溢流堰的上游位置和下游位置安裝水位計量器；2）、按一定的模型比尺構建溢流堰物理模型，記錄通過溢流堰物理模型的溢流量以及該流量通過溢流堰物理模型時的上游水位數據以及下游水位數據，通過相關的試驗分析方法確定溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系；3）、記錄溢流堰的上游水位數據和下游水位數據，代入在步驟2）中得到的相關關系后得出溢流堰的溢流量；4）、將步驟3）中得到的溢流堰的溢流量與流量計統計的流量作對比并得到修正系數。作為上述技術方案的進一步改進，在步驟1）中，水位計量器安裝在溢流堰的上游和下游水流波動較少的位置。作為上述技術方案的進一步改進，所述水位計量器為圓管套裝水位測針。作為上述技術方案的進一步改進，在步驟2），試驗分析中，當溢流堰物理模型處于自由出流狀態時，采用冪函數回歸分析的方法確定溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系；當溢流堰物理模型處于淹沒出流狀態時，采用二次線性回歸分析的方法確定溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系。作為上述技術方案的進一步改進，在步驟3）中，溢流堰的上游水位和下游水位的數據采集涵蓋溢流堰運行時的最大工況和最小工況兩個時段。作為上述技術方案的進一步改進，所述溢流堰的上游水位，將根據溢流堰至流量計的距離及管路流速，選擇長時段監測數據中穩定的1～3個小時數據平均值作為分析用數據，所述溢流堰的下游水位，將根據溢流堰至流量計的距離及管路流速，選擇長時段監測數據中穩定的1～3個小時數據平均值作為分析用數據。作為上述技術方案的進一步改進，所述溢流堰的上游水位數據、下游水位數據以及流量計的數據通過無線數據傳輸終端進行實時傳輸。本發明的有益效果是：本方法針對在對已運行的取水戶（大部分水廠或電廠）進行增設計量過程中，普遍存在超聲計量安裝條件不滿足要求，計量精度不高問題，巧妙的采用中溢流堰與水泵流量一致的特征，對非理想狀態下的計量進行校正，本方法通過建立物理模型計算溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系后代入數據計算分析溢流堰的溢流量與流量計統計的流量作對比并校正，本方法的引用可極大提高相關非理想狀態下的計量精度，可廣泛應用到相類似取水計量的率定中，可為當前最嚴格水資源管理中的計量管理提供有力的技術支撐。附圖說明下面結合附圖及實例對本發明作進一步的說明。圖1是本發明中溢流堰處于自由出流狀態時的示意圖；圖2是本發明中溢流堰處于淹沒出流狀態時的示意圖；圖3是本發明中實施例一中溢流堰物理模型的流量與上游水位數據的關系圖；圖4是本發明中實施例二中溢流堰物理模型的流量與上游水位數據和下游水位數據的關系圖；圖5是本發明中實施例二中流量—斜率和流量—截距的關系圖。具體實施方式下面結合附圖，詳細說明本發明的應用。參照圖1～圖2，一種取水計量校準方法，具體包括以下步驟：1）、在溢流堰的上游位置和下游位置安裝水位計量器；2）、按一定的模型比尺構建溢流堰物理模型，記錄通過溢流堰物理模型的溢流量以及該流量通過溢流堰物理模型時的上游水位數據以及下游水位數據，通過相關的試驗分析方法確定溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系；3）、記錄溢流堰的上游水位數據和下游水位數據，代入在步驟2）中得到的相關關系后得出溢流堰的溢流量；4）、將步驟3）中得到的溢流堰的溢流量與流量計統計的流量作對比并得到修正系數。進一步作為優選的實施方式，在步驟1）中，水位計量器安裝在溢流堰的上游和下游水流波動較少的位置。進一步作為優選的實施方式，所述水位計量器為圓管套裝水位測針。進一步作為優選的實施方式，在步驟2），試驗分析中，當溢流堰物理模型處于自由出流狀態時，采用冪函數回歸分析的方法確定溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系；當溢流堰物理模型處于淹沒出流狀態時，采用二次線性回歸分析的方法確定溢流量與上游水位或/和下游水位的相關關系，由圖1和圖2中得知，自由出流和淹沒出流是由下游的水位確定的，當下游水位超過一定的高度，則出流型態為淹沒出流，此時，其過堰流量與H上和H下有關，當為自由出流時，其過堰流量僅與H上有關，而與H下無關。進一步作為優選的實施方式，在步驟3）中，溢流堰的上游水位和下游水位的數據采集涵蓋溢流堰運行時的最大工況和最小工況兩個時段。進一步作為優選的實施方式，所述溢流堰的上游水位，將根據溢流堰至流量計的距離及管路流速，選擇長時段監測數據中穩定的1～3個小時數據平均值作為分析用數據，所述溢流堰的下游水位，將根據溢流堰至流量計的距離及管路流速，選擇長時段監測數據中穩定的1～3個小時數據平均值作為分析用數據，這樣，可以減少流量計和溢流堰的溢流量的時間異步性帶來的誤差。進一步作為優選的實施方式，所述溢流堰的上游水位數據、下游水位數據以及流量計的數據通過無線數據傳輸終端進行實時傳輸。下面具體舉兩個實施例詳細闡述一下：實施例一：以某電廠為例，其溢流堰處于自由出流狀態時，故溢流堰物理模型也處于自由出流狀態，可通過物理試驗，得到溢流堰物理模型H上與過流流量的關系曲線，其關系圖如圖3所示。可見，在不同H上工況下，有一個固定的流量，然后通回歸分析，得到如上流量和H的關系。這個關系式一般與常規堰型的關系式形式雷同，但系數是不同的，是針對本電廠溢流堰的。如通過試驗得到某電廠的溢流堰的關系式如下：Q=20.255×H堰上1.5554式中：Q為流量；H堰上為溢流堰的上游水位數據。將實測的上游水位代入到上式中，推算出流量，見表1：表1可見，其平均修正系數為1.104，即為流量計的修正系數。實施例二：以某水廠為例，其溢流堰處于自由出流狀態時，故溢流堰物理模型也處于自由出流狀態，可通過物理試驗，得到溢流堰物理模型的其流量Q與上下游水位均有關系，其關系圖如圖4所示，可見，橫坐標軸分別表示上游水位，縱坐標軸分別表示下游水位，圖中的一根直線則分別表示一個流量，這樣，提出了通過一次線性回歸得到不同流量情況下的水位流量關系，見表2，表2序號流量(m3/s)上下游相對水頭關系式R11H上=0.8546H下+0.14410.997822H上=0.6628H下+0.37560.993133H上=0.4976H下+0.57290.982144H上=0.3877H下+0.76100.984655H上=0.3182H下+0.92200.993166H上=0.2793H下+1.05980.9911提出利用表2中記載的上下游關系的斜率和截距作為因變量，利用流量與其相關的二次相關法，從而計算出一個固定的關系式，見表3：表3流量123456斜率0.85460.66280.49760.38770.31820.2793截距0.14410.37560.57290.7610.9221.0598通過以上，分別對流量—斜率和流量—截距進行回歸分析，得到如圖5所示，即，流量和斜率及流量和截距有一定的相關關系，然后代入到表2式中，可得到：H上=（0.0205Q2－0.2583Q+1.0933）H下+0.183Q－0.0013從而可以推算出流量和上下游水位關系：0.0205×H下×Q2+(-0.2583H下+0.183)×Q+（1.0933H下－H上－0.0013）=0這樣，可以把實測的上下游水位代入上式中，推算出實時流量，見表4。表4可見，其平均修正系數為0.957，即為流量計的修正系數。以上是對本發明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。