1 概況 尊村灌區(qū)是山西省一座大型多級(jí)提水工程，由于渠道老化，淤沙沉積嚴(yán)重，上水損耗率比較高，而且各泵站測(cè)流誤差人為影響因素較大。2001年，為了加強(qiáng)管理，提高測(cè)流的精確性，尊村引黃灌溉管理局通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)，進(jìn)行UF-911型管道超聲波流量計(jì)安裝。 超聲波流量計(jì)主機(jī)為彩色液晶顯示，簡(jiǎn)體中文WINDOWS操作界面。流速、流量、累計(jì)流量、管道工作狀態(tài)及對(duì)應(yīng)測(cè)量值的起止日期等參數(shù)均可同時(shí)顯示，并具有存儲(chǔ)功能。此外還可以現(xiàn)場(chǎng)打印測(cè)流數(shù)據(jù)或通過(guò)RS-485通訊口與公用LCU通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 UF-911流量計(jì)具有以下特點(diǎn)：能測(cè)特大流量，最大管徑可達(dá)15m，最大渠寬可達(dá)100m；測(cè)量精度高，對(duì)于有壓管道其測(cè)量精度可達(dá)±0.5%；對(duì)直管段長(zhǎng)度要求低，在彎管附近也能進(jìn)行高精度測(cè)量；自動(dòng)化程度高；通用性強(qiáng)，圓形管道（鋼管或混凝土管）、方形涵、開(kāi)敞的明渠和河流都能測(cè)量，并且可以根據(jù)管路條件及對(duì)測(cè)量精度的要求，分別采用2，4，8聲道任意組合。 2 UF-911超聲波測(cè)流計(jì)工作原理 UF-911流量計(jì)采用時(shí)差法測(cè)流，在管壁上布置有2只換能器P1和P2，其間距（聲路長(zhǎng)）為L(zhǎng)，管中流速為v，c為靜止流體中的聲速，在水流作用下聲波沿正向傳播所經(jīng)歷的時(shí)間（稱為正向傳播時(shí)間T2）比逆向傳播所經(jīng)歷的時(shí)間（稱為逆向傳播時(shí)間T1）要短，超聲波測(cè)流正是利用這一時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。正、逆向傳播時(shí)間表示為： T1=L /（C+Vcosθ）， T2=L /（C- Vcosθ）。 3 尊村灌區(qū)對(duì)安裝超聲波流量計(jì)的技術(shù)要求 3.1 含沙量 一級(jí)站抽水含沙量大，且有雜草（數(shù)量較少），流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜。平均含沙量最大45.1kg/m3，最小4.51kg/m3。 二至七級(jí)泵站壓力管道輸水含沙量為10kg/m3～15kg/m3，最大不超過(guò)30kg/m3，懸移質(zhì)泥沙中大于0.05mm粒徑砂重量百分比小于5%。另外水流含有少量雜草。 3.2 水質(zhì) pH值為8.2，總硬度（以碳酸鈣計(jì)）為200mg/L。 3.3 氣候 工程地處內(nèi)陸，屬溫帶季風(fēng)型大陸氣候，干旱少雨。室外極端最高氣溫為42℃，極端最低氣溫為-15℃，輸水水溫最低為0℃，最高為25℃。相對(duì)濕度不大于80%。 3.4 工作參數(shù) 一級(jí)站為矩形擴(kuò)展型現(xiàn)澆鋼筋混凝土流道，二至七級(jí)站為圓形預(yù)應(yīng)力鋼筋管道（六至七級(jí)站出水管有一段鋼管）。一至七級(jí)站均為滿管壓力流。 工作壓力：0～0.6MPa， 管內(nèi)流速：0.5m/s～2.9m/s。 根據(jù)尊村引黃的實(shí)際，施工單位選用H110型外插式換能器和H210型500K內(nèi)貼式換能器進(jìn)行安裝。該換能器發(fā)射功率大，穿透力強(qiáng)，外殼及導(dǎo)流頭均為改性尼龍材料，具有良好的自潤(rùn)滑性，抗泥沙磨損性強(qiáng)。其中內(nèi)貼式換能做成雙體備份結(jié)構(gòu)，安裝有2個(gè)探頭，即使一個(gè)工作受到影響，另外一個(gè)也可正常工作，大大延長(zhǎng)了使用和檢修壽命。 4 安裝質(zhì)量控制 4.1 事前控制 4.1.1 開(kāi)工前準(zhǔn)備工作 根據(jù)各泵站現(xiàn)場(chǎng)具體情況，施工單位進(jìn)場(chǎng)后要提供詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，報(bào)監(jiān)理部批準(zhǔn)實(shí)施，并積極進(jìn)行開(kāi)工前準(zhǔn)備工作，經(jīng)監(jiān)理部檢查，及時(shí)發(fā)布開(kāi)工令。 4.1.2 設(shè)備及原材料進(jìn)場(chǎng)檢查 設(shè)備到貨后，監(jiān)理單位會(huì)同建設(shè)單位駐工地代表施工單位共同開(kāi)箱檢查驗(yàn)貨，各種設(shè)備和型號(hào)必須符合采購(gòu)合同要求，并有標(biāo)定證書(shū)、出廠合格證、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。安裝過(guò)程中所有用于現(xiàn)場(chǎng)的材料均必須有產(chǎn)品合格證，防止使用“三無(wú)”產(chǎn)品。 4.2 事中控制 施工單位要提供質(zhì)量體系文件或質(zhì)量手冊(cè)，質(zhì)量保證應(yīng)符合ISO 9001標(biāo)準(zhǔn)。 4.2.1 對(duì)儀器的要求 流量計(jì)的配置要適應(yīng)在引黃含泥沙水流介質(zhì)中使用，具有良好的抗泥沙磨損和可靠的測(cè)量精度，具體要求如下： 第一，7座泵站配7臺(tái)流量計(jì)，每臺(tái)流量計(jì)配1套擴(kuò)展主機(jī)箱。 第二，每面流量計(jì)屏需配置1臺(tái)UPS電源，為擴(kuò)展主機(jī)箱提供電源；配置可現(xiàn)場(chǎng)打印接口及打印機(jī)；配置與公用LCU進(jìn)行通信的RS-485接口；配置彩色液晶顯示器。 第三，在各級(jí)泵站最多達(dá)到8條壓力管道運(yùn)行條件下，能準(zhǔn)確可靠地監(jiān)測(cè)過(guò)水流量，流量測(cè)量精度應(yīng)不低于±1.5%的要求，還應(yīng)能儲(chǔ)存累積過(guò)水流量，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。 第四，主機(jī)箱內(nèi)應(yīng)裝有超聲波發(fā)射、接收系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)單元應(yīng)有足夠的容量，應(yīng)有掉電保護(hù)功能，在裝置斷電時(shí)能保持所有數(shù)據(jù)不丟失，在主機(jī)箱面板上裝有液晶顯示器和操作鍵盤(pán)，可順序顯示同時(shí)工作的1臺(tái)至8臺(tái)水泵的流量測(cè)量結(jié)果，顯示參數(shù)為：瞬時(shí)流量、累積水量、管道流速及對(duì)應(yīng)測(cè)量值的起止日期等。累積水量在任何情況下都不能歸零。同時(shí)應(yīng)記錄流量計(jì)的開(kāi)、停機(jī)時(shí)間。 第五，換能器配有專門(mén)的換能器安裝座，維修及更換外插式換能器時(shí)，不影響管道的正常工作。 4.2.2 主機(jī)安裝 主機(jī)安裝部位根據(jù)各泵站的情況合理布置，要便于管理和觀察。主機(jī)安裝就位后，連接好換能器電纜與電源線。 4.2.3 換能器 一級(jí)泵站：采用四聲道超聲波流量計(jì)，配置H210型500K內(nèi)貼式換能器，安裝部位在鋼筋混凝土出水管道上。 二至四級(jí)泵站：采用二聲道超聲波流量計(jì)，配置H210型500K內(nèi)貼式換能器，安裝部位在鋼筋混凝土出水管道上。 五級(jí)、六級(jí)泵站：采用二聲道超聲波流量計(jì)，配置H110型外插式換能器，安裝部位在出水管道的鋼直管處。 換能器的安裝與定位，是整個(gè)測(cè)流計(jì)安裝的關(guān)鍵，它有兩個(gè)要點(diǎn)：一是管道中心的確定，二是換能器的定位，換能器定位一般在管內(nèi)定位（對(duì)于外插式換能器的安裝，當(dāng)管徑直徑小于1.5m時(shí)，采用管外定位）。由于換能器底座有一定厚度，安裝過(guò)程中存在理論位置和實(shí)際位置的差值，所以在確定了換能器的理論位置后，一定要用專用工具進(jìn)行修正。修正方法嚴(yán)格按《超聲波測(cè)流儀安裝手冊(cè)》要求執(zhí)行。 4.2.4 電纜連接 現(xiàn)場(chǎng)安裝的射頻電纜要求保持整段電纜安裝，力求減少電纜接頭，與其它設(shè)備連接處要嚴(yán)格連接，電纜兩頭做識(shí)別標(biāo)記。 5 流量計(jì)調(diào)試 系統(tǒng)開(kāi)機(jī)前必須做好以下幾項(xiàng)工作：流量計(jì)接在交流220V電源上，且符合要求；控制機(jī)箱面板電源開(kāi)關(guān)處于“關(guān)”位置；換能器電纜已接好；已接好串行口和打印機(jī)；被測(cè)管道已充滿水。以上準(zhǔn)備工作就緒后開(kāi)機(jī)，將實(shí)測(cè)參數(shù)及其它相關(guān)參數(shù)輸人流量計(jì)（包括通用參數(shù)、斷面參數(shù)、聲路參數(shù)）。檢查流量計(jì)自檢及各聲路的工作狀況，各測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性流量計(jì)輸出（如串行口、打印機(jī)）的工作情況。進(jìn)人正常測(cè)量狀態(tài)后，觀察有無(wú)異常情況。 6 建議 第一，由于測(cè)流儀是一種比較精密的測(cè)流儀器，而且價(jià)格比較高，丟失和損壞對(duì)建設(shè)單位會(huì)帶來(lái)很大損失，所以應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)和管理。 第二，超聲波流量計(jì)的使用，應(yīng)專人負(fù)責(zé)，在上崗前應(yīng)進(jìn)行崗前培訓(xùn)。 第三，備用換能器電纜接頭埋入地下不利于正常檢修維護(hù)，因此最好設(shè)置外置端線盒。