一種基于體積法的泵站流量測法的制作方法

一種測法，特別是一種基于體積法的泵站流量測法。

背景技術：

江蘇南部、上海及其他環太湖地區分布大量的提水灌區，低壓管道輸水技術被普遍采用。由于地勢較為平緩，泵站多采用軸流泵或混流泵，水流加壓進入出水池，通過與之連接的低壓管道輸送到田間，使得傳統的渠道流速測量儀無法使用。

由于軸流泵進出水管道順直段較短，難以滿足超聲波及電磁流量計的安裝和測流要求。對于已經建成的泵站，需要重新安裝管道測流設備才能進行測定，不僅費時費力，測量成本高，且會對泵站及輸水管網的安全運行產生不利影響。現有技術還未解決這樣的問題。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種適用于出水池和管道的泵站流量測算方法，由數據采集系統和計算方法組成，能高效、準確地測算泵站不同凈揚程或出水位的出水流量。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種基于體積法的泵站流量測法，包括如下步驟：

步驟一：將水位計置于出水池底部，并打開水泵；

步驟二：利用水位計，采集出水池水位的數據保存于電腦中，數據的讀取周期為1/8秒；

步驟三：以時間為橫坐標，水位為縱坐標，繪制水位變化曲線圖；

步驟四：在上述水位變化曲線圖上選取任一水深做一水平線；

若水平線與水位變化曲線圖有兩個交點，分別位于進水及退水曲線上，對該兩點前后各1/2秒時間內做微分運算；

計算公式：k₁＝(h₁-h₁′)/(t₁-t₁′)，

式中k1為第一個交點的斜率，h₁、t₁分別對應第一個交點前1/2秒的水位、時間，h₁′和t₁′分別對應第一個交點后1/2秒的水位、時間，分別得出兩個交點的斜率k₁和k₂，乘以出水池面積后分別得出出水池水位上升形成的Q₁和由出水池排出的流量Q₂，則可得出泵站抽取的總水量Q＝Q₁+Q₂。

若在上述水位變化曲線圖上選取的水深為最大值時，則考慮水泵關機水位開始下降前的最后一個水位點；對退水曲線進行拋物線擬合，計算該點的斜率q，即可得到泵站在該水位下的流量Q＝Aq，A為過水斷面面積，或者在該點向后取1秒，做積分運算；

計算公式：k₁＝(h₁-h₁′)/(t₁-t₁′)，

得出Δh₂/Δt₂，并算出Q₂，則此時Q＝Q₂。

前述的一種基于體積法的泵站流量測法，步驟二的數據采集頻率為8Hz。

前述的一種基于體積法的泵站流量測法，通過重復步驟一到步驟四測定2～3次開機和關機過程得出的數值的平均值為最終數值，后續開機時間在前次水位降低到出水管頂部之前。

本發明的有益之處在于：本方法依據體積法和水位-流量關系，快速測定泵站開機、關機時出水池的水位隨時間變化數據，并儲存于電子設備。再根據水力學理論和數學計算，得出不同水位時，出水池的出水流量，即為泵站的流量。數據收集設備為便攜式，簡單輕便，適合野外操作；連接普通便攜式電腦或平板電腦后即能記錄數據，整個測定過程時間短，不受外界條件干擾；測試原理明確，后期計算過程簡單易行，結果準確可靠。

附圖說明

圖1是本發明的數據采集系統在泵站出水池流量測定時的示意圖；

圖2是本發明一種實施例的水位變化曲線圖；

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作具體的介紹。

一種基于體積法的泵站流量測法，包括如下步驟：

步驟一：如圖一所示將水位計置于出水池底部，并打開水泵；

步驟二：利用水位計，采集出水池水位的數據保存于電腦中，數據的讀取周期為1/8秒，數據采集頻率為8Hz；

步驟三：將電腦中的數據轉化為EXCEL格式后，通過數據濾波，以時間為橫坐標，水位為縱坐標，繪制水位變化曲線圖，如圖2所示；其中左側上升部分為開機后的進水曲線，右側為停機后的退水曲線。

步驟四：在上述水位變化曲線圖上選取任一水深做一水平線；

若水平線與水位變化曲線圖有兩個交點，分別位于進水及退水曲線上，對該兩點前后各1/2秒時間內做微分運算；

計算公式：k₁＝(h₁-h₁′)/(t₁-t₁′)，

式中k1為第一個交點的斜率，h₁、t₁分別對應第一個交點前1/2秒的水位、時間，h₁′和t₁′分別對應第一個交點后1/2秒的水位、時間，分別得出兩個交點的斜率k₁和k₂，乘以出水池面積后分別得出出水池水位上升形成的Q₁和由出水池排出的流量Q₂，則可得出泵站抽取的總水量Q＝Q₁+Q₂。

若在上述水位變化曲線圖上選取的水深為最大值時，則考慮水泵關機水位開始下降前的最后一個水位點；對退水曲線進行拋物線擬合，計算該點的斜率q，即可得到泵站在該水位下的流量Q＝Aq，A為過水斷面面積，或者在該點向后取 1秒，做積分運算；

計算公式：k₁＝(h₁-h₁′)/(t₁-t₁′)，

得出Δh₂/Δt₂，并算出Q₂，則此時Q＝Q₂。

通過重復步驟一到步驟四測定2～3次開機和關機過程得出的數值的平均值為最終數值，后續開機時間在前次水位降低到出水管頂部之前。

本方法依據體積法和水位～流量關系，快速測定泵站開機、關機時出水池的水位隨時間變化數據，并儲存于電子設備。再根據水力學理論和數學計算，得出不同水位時，出水池的出水流量，即為泵站的流量。數據收集設備為便攜式，簡單輕便，適合野外操作；連接普通便攜式電腦或平板電腦后即能記錄數據，整個測定過程時間短，不受外界條件干擾；測試原理明確，后期計算過程簡單易行，結果準確可靠。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。