超声波流量计在农田灌溉中的应用现状及未来前景

本文概述：
农业作为一个国家的第一产业，不仅与人民群众的日常生活密切相关，也关乎到工业和服务业的升级和进步，从目前世界农业发展的大趋势和社会环境来看，中国的农业现代化，应具备以下基本特征。（1）生产过程机械化；（2）生产技术科学化；（3）增长方式集约化；（4）经营循环市场化；（5）生产组织社会化；（6）生产绩效高优化；（7）劳动者智能化。其中机械化、科学化和智能化说明了现代工业技术对于农业发展的外部支持是非常重要的。

最近听取对“十三五”时期经济社会发展的意见和建议时，国家主席习近平同志指出，同步推进新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化，薄弱环节是农业现代化。要着眼于加快农业现代化步伐，在稳定粮食和重要农产品产量、保障国家粮食安全和重要农产品有效供给的同时，加快转变农业发展方式，加快农业技术创新步伐，走出一条集约、高效、安全、持续的现代农业发展道路。

在这一个对于国家农业整体的布局中，农田水利的大力兴建是我国农业发展的重要举措也是未来农业得以长足发展的重要保证。水利工程建设离不开灌溉，特别是正确掌握灌溉系统中测流量的方法至关重要。目前主要有两种方法，即速度－面积法和水力方法，每种测量方法均有其独特的流量传感（检测）部分。



一、灌溉中的流量测量的计算方法
速度－面积法测流量是由水流的平均流速乘以渠道的横截面积，而水流速度是通过流量计在一些特定点上进行测量的。用此法测流量一般又有3种不同方式：一是速度分布法；二是0.6H法（H为水表面至渠底的距离）；三是0.2H～0.8H法。速度分布法是测量水表面和渠底之间若干点的流速，然后由这些测点确定一垂直水面的速度曲线，按速度曲线界定的面积除以深度，则可求出平均速度；0.6H法测量的是水面以下0.6H深的单个点流速，并假定该值就是全部速度的平均值；0.2H～0.8H法测量的是水表面下0.2H和0.8H深度两点的流速，这两个读数的平均值即可估算为平均的流速值。

这3种方法都是在任一特定的测量区内计算平均速度。沿整个渠道宽度测深的次数以及单个垂直面上测量的点数都不尽相同。很多欧洲国家在单个面上测深时要求测5点，而美国认为测2点足够。测深的次数取决于渠道的宽度。在欧洲测深次数为5～15，在美国为8～18。测量误差是按测深次数及在每一点的测量时间决定的，采用速度－面积法的平均误差可小于6％。

二、农田灌溉中的两类特别重的两种测量技术
用速度－面积法测流量有两项技术应特别注意两点：一是使用超声波流量计，以安装方式分类主要类型有外夹式超声波流量计，插入式超声波流量计和管道式超声波流量计，另一种是使用电磁流量计，当然品种也很多，管道式、插入式等都有，不再赘述，读者可查阅相关资料加以了解。
超声波技术是由测量横过渠道的超声波传播时间来计算流速的，发射器和接收器分置于渠道的两边，使波的路径和水流方向之间的角度在45°～60°范围内。这一几何关系使得向上游方向和下游方向的声音脉冲之间产生时间差。渠道的形状决定将采用单路径系统或是多路径系统，也即采用一个或若干个发射接收配对。
测流的电磁技术是利用导电的水流中人工建立的磁场，然后测量横跨水流两边的合成电位差。电磁流量计主要由水渠、励磁线卷和一对电极组成。

三、用于流量测量的流量计的选型
流量计的选型是指按照生产要求，从仪表产品供应的实际情况出发，综合考虑测量的安全性、准确性和经济性，并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表，以及测量仪表的形式和规格。

流量测量的安全可靠首先是测量方式可靠，即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；其次是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。

在保证仪表安全运行的基础上，力求提高仪表的准确性和节能性。为此，不仅要选用满足准确度要求的显示仪表，而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。对于发电厂主蒸汽流量的测量，由于其对电厂安全和经济性至关重要，一般都采用成熟的标准节流装量配差压流量计。化学水处理的污水和燃油分别属脏污流和低雷诺数粘性流，都不适用标准节流件。对于品质较好的管道测量建议选用非接触且无需破管的外夹式超声波流量计测量方式，对脏污流一般选用圆缺孔板等非标准节流件配差压计或超声多普勒式流量计，而粘性流可分别采用容积式、靶式或楔形流量计等。水轮机入口水量、凝汽器循环水量及回热机组的回热蒸汽等都是大管径（400MM以上）的流量测量参数，由于加工创造困难和压损大，一般都不选用标准节流装置。根据被测介质特性及测量准确度要求，分别采用插入式流量计、测速元件配差压计、超声波流量计或采用标记法和模拟法等无能损方式测流量更多咨讯可访问
为了保证流量计使用寿命及准确性，选型时还要注意仪表的防振要求。在湿热的地区，要选择湿热式仪表。正确选择仪表的规格也是保证仪表使用寿命和准确度的重要一环，应特别注意静压及耐温的选择。仪表的静压（即耐压程度）应稍大于被测介质的工作压力，一般取1.25倍，以保证不发生泄漏或意外。量程范围的选择主要是仪表刻度上限的选择。选小了，易过载，损坏仪表；选大了，有碍于测量的准确性。一般选为实际运行中最大流量值的1.2～1.3倍。安装在生产管道上长期运行的接触式仪表，还应考虑流量测量元件所造成的能量损失。一般情况下，在同一生产管道中不应选用多个压损较大的测量元件，如节流元件等。

四、本文结语
综上所述可知，不存在一种放之四海皆准的测量方式，也不存在一种能够满足各种不同测量现场的流量计，第一种一种测量方式或流量计对各种流体及流动情况的适应情况都不尽相同。不同的测量方式和结构针对于不同的测量操作、使用方法和使用条件，每种型式都有它特有的优缺点。所以说，应在对各种测量方式和仪表特性做全面比较的基础上，选择适于生产要求的、既安生可靠又经济耐用的最佳型式。随着我国农业现代化的发展和精准农业的实现，流量计在农田灌溉中毕定会发挥越来越大的作用，这既是未来中国农业的福音，也是中国仪表未来发的利好之一