農(nóng)田灌溉流量計(jì)
電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法 拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。
應(yīng)用行業(yè)：
適用于測(cè)量封閉管道中導(dǎo)電液體和漿液的體積流量，如潔凈水、污水、各種酸堿鹽溶液，泥漿、礦漿、紙漿以及食品方面的液體等，廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、水處理、化工、輕工、紡織、電力和采礦等行業(yè)。
主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部分組成。
測(cè)量導(dǎo)管：
其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過(guò)。為了使磁力線通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。
主要特點(diǎn)：
· 測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響
· 抗干擾力強(qiáng)，幾乎不受外界干擾
· 儀表內(nèi)部無(wú)任何阻流部件，無(wú)壓損，屬于節(jié)能型儀表
· 直管段要求低，可在線標(biāo)定
· 具有自檢和自診斷功能，方便檢修
· 在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)用戶實(shí)際需要在線修改量程
儀表型號(hào) | HLLDG型（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：JB/T9248-1999） |
精度等級(jí) | 0.5級(jí) |
介質(zhì)電導(dǎo)率 | ＞5μs/cm |
可測(cè)*低流速 | 0.1米/秒 |
可測(cè)*高流速 | 15米/秒 |
量程比 | 1:20，可按客戶要求訂制 |
顯示器 | 標(biāo)配 |
信號(hào)輸出 | 脈沖/4-20mA（負(fù)載電阻0-750Ω） |
供電電源 | 220VAC,允差15%或+24VDC，紋波≤5% |
通訊接口 | 可選RS485 |
通訊協(xié)議 | MODBUS、HART、Profibus等 |
測(cè)量管體（襯里）材質(zhì) | 氯丁橡膠、聚氨酯、PTFE、PFA、F46等耐腐材料 |
測(cè)量元件（電極）材質(zhì) | 316L不銹鋼、鈦合金、哈氏合金、鉭合金、鉑銥合金、碳化鎢等 |
防爆等級(jí) | Exd[ia]qIICT5 |
防護(hù)等級(jí) | IP65，可選IP68 |
整機(jī)功耗 | ＜15W |
儀表通經(jīng) | DN10-DN2000 |
安裝方式 | 法蘭安裝，可選法蘭夾持、螺紋連接 |
公稱壓力 | 1.6MPa或訂制 |
介質(zhì)溫度 | ＜180℃ |
環(huán)境溫度 | -30℃-60°C |
隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng), 人們逐漸認(rèn)識(shí)到提升農(nóng)業(yè)用水效率、推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要性, 并加大新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)的研究力度, 在此背景下, 本文針對(duì)新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)設(shè)計(jì)展開(kāi)研究, 為集約型農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供參考。
1 引言
目前我國(guó)供水部門在量水的作用下, 可以依據(jù)用水單位的要求, 定量的、有計(jì)劃的向農(nóng)田進(jìn)行供水, 使農(nóng)田灌溉管理的水平得到提升, 而且極大的提升了農(nóng)田管理的自動(dòng)化水平, 對(duì)提升水資源的利用率和降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本均具有積極的作用, 但隨著人們對(duì)量水準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性、適用性要求不斷提升, 傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)的缺陷逐漸顯現(xiàn), 設(shè)計(jì)新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)供水量水管理水平提升的重要途徑。
2 新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)設(shè)計(jì)原理
新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)以中空金屬桿作為檢測(cè)桿, 其上迎流方向設(shè)置對(duì)稱式測(cè)壓孔, 對(duì)管道內(nèi)液體的平均總壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè), 在其背流向也設(shè)置測(cè)壓孔, 對(duì)流體的靜壓進(jìn)行檢測(cè), 通過(guò)將兩種測(cè)壓孔所獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行差額計(jì)算, 可以對(duì)流速產(chǎn)生的動(dòng)能進(jìn)行獲取[1]。流速的動(dòng)能向電能轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的直流電壓, 如果將生成的直流電壓處理轉(zhuǎn)換為電子信號(hào), 并將其以數(shù)字信號(hào)的形式在LCM顯示屏中顯示, 測(cè)量人員可以直接對(duì)水量值進(jìn)行讀取, 完成流量計(jì)的測(cè)量功能。在對(duì)常規(guī)水量進(jìn)行測(cè)量時(shí), 可以直接通過(guò)ρu2/2對(duì)水流速度產(chǎn)生的壓力差進(jìn)行計(jì)算, 其中ρ代表水的密度, u代表水流的速度。
3 新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 同流管道機(jī)械部分
通常情況下, 為提升通流管的耐久性和抗腐蝕性, 在設(shè)計(jì)中會(huì)選用壁厚為1.5厘米, 直徑和長(zhǎng)度分別為5厘米和15厘米的防銹蝕不銹鋼管材, 實(shí)踐證明, 選用此種管材不僅使用壽命相對(duì)較長(zhǎng), 而且其通過(guò)法蘭與灌溉管道連接, 可以使承受壓力和測(cè)量流速范圍分別提升到25個(gè)和20米每秒, 在此種管體中使用傳感器可實(shí)現(xiàn)量水效率、準(zhǔn)確性、可操作性三方面的提升。
3.2 儀表電路部分
在進(jìn)行儀表支架設(shè)計(jì)的過(guò)程中, 為保證導(dǎo)線在使用中不會(huì)受到損傷、轉(zhuǎn)換的電子信號(hào)可以通過(guò)顯示器顯示, 要結(jié)合具體的工藝參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的選型, 可見(jiàn)儀表支架設(shè)計(jì)對(duì)精準(zhǔn)度要求非常高, 這也決定新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)并不能在任何情況下通用, 否則不僅影響其測(cè)量性能, 甚至?xí)苯訉?dǎo)致其難以實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能[2]。出儀表支架外, 傳感器和二次儀表連接的引線, 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也要嚴(yán)格的把控長(zhǎng)度和使用的材料等, 通常情況下, 選擇的長(zhǎng)度應(yīng)在距離允許上限以內(nèi), 選擇的材料為專用的電纜, 而且在應(yīng)用時(shí)要在選擇的專用電纜外套設(shè)穿線管, 以此提升專用電纜的使用壽命和可靠性。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中, 受新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)性能差異的影響, 部分位置并不能應(yīng)用套線管, 此時(shí)應(yīng)保證單獨(dú)使用的專用電纜性能能夠滿足測(cè)量環(huán)境的實(shí)際需要。
3.3 傳感器結(jié)構(gòu)
在新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)中選用的傳感器外應(yīng)用了抗腐蝕性能力非常強(qiáng)的不銹鋼材料, 使傳感器即使在非常惡劣的水環(huán)境中也可以正常的應(yīng)用, 這極大的擴(kuò)大了傳感器的應(yīng)用范圍, 實(shí)踐證明, 新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)中設(shè)計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)可以在30個(gè)大氣壓的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的水壓數(shù)據(jù)獲取, 而且產(chǎn)生的能耗非常低, 靈敏度已經(jīng)超過(guò)了0.005, 這在一定程度上說(shuō)明本設(shè)計(jì)在**度、實(shí)用性等方面均能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉水量測(cè)量的實(shí)際要求。
4 新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)設(shè)計(jì)效果
首先, 新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)不僅整體體積較小, 使其便攜性、移動(dòng)性、安裝可操作性較強(qiáng), 而且, 具有瞬時(shí)和累計(jì)兩種流量數(shù)據(jù)顯示和傳輸?shù)墓δ? 與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)直接連接, 數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的效率非常高, 可見(jiàn)該流量計(jì)在設(shè)計(jì)的*性方面特征突出;其次, 此流量計(jì)的通流管道設(shè)計(jì)可以與各種漸變管連接, 使其可以在各種測(cè)量環(huán)境中得到應(yīng)用, 不銹鋼材料的合理應(yīng)用, 使其使用壽命、性能穩(wěn)定性得到提升, 這在一定程度上保證了設(shè)計(jì)的實(shí)用性和功能性。再次, 現(xiàn)階段此流量計(jì)的測(cè)量流速范圍、測(cè)量**度均達(dá)到了的*水平, 所以在測(cè)量**度方面也可以滿足設(shè)計(jì)的 (下轉(zhuǎn)P202) (上接P29) 預(yù)期要求。除此之外, 相比零售價(jià)格在0.6至0.7萬(wàn)的壓力式流量計(jì)和零售價(jià)在2萬(wàn)以上的超聲波式流量計(jì), 此類流量計(jì)的零售價(jià)非常低, 所以經(jīng)濟(jì)性也非常突出。
可見(jiàn), 雖然新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)具有其它流量計(jì)所不具有的將壓力差轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)的功能, 而且使用過(guò)程中可操作性非常強(qiáng), 但在價(jià)格方面更加便宜, 所以在量水中應(yīng)積極應(yīng)用。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn), 原有的對(duì)水流流量和速度進(jìn)行單方面檢測(cè)的流量計(jì)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)灌溉量水的實(shí)際需要, 而新型灌溉管道系統(tǒng)智能流量計(jì)應(yīng)用兩個(gè)傳感器, 而且傳感器間可以實(shí)現(xiàn)相互的狀態(tài)監(jiān)測(cè), 這不僅可以提升流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性, 而且可以使其一直處于較穩(wěn)定的狀態(tài), 所以更適合現(xiàn)代農(nóng)田灌溉的使用。
