V錐流量計(jì)比較于其他類型的流量計(jì)在應(yīng)用于野外地下水資源計(jì)量的優(yōu)勢(shì)

         中國(guó)的水資源并不豐富，加上人為因素的影響，導(dǎo)致水資源越來越枯竭，相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)的水資源管理還屬于粗放型的管理模式，這使得水資源在后續(xù)的利用過程中產(chǎn)生大量的浪費(fèi)。能源（包括水資源）是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，計(jì)量器具是能源和資源監(jiān)測(cè)與計(jì)量工作的物質(zhì)基礎(chǔ),能源和資源計(jì)量是實(shí)現(xiàn)粗放管理到精細(xì)管理的具體體現(xiàn)，是節(jié)能數(shù)據(jù)化管理的重要保障。隨著我國(guó)能源和資源形勢(shì)的嚴(yán)峻和環(huán)保的壓力，通過加強(qiáng)計(jì)量基礎(chǔ)的管理，充分發(fā)揮計(jì)量工作在節(jié)能降耗措施中的效用。計(jì)量器具是能源和資源監(jiān)測(cè)與計(jì)量工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，配好配齊各種計(jì)量器具是做好能源和資源監(jiān)測(cè)與計(jì)量的前提和技術(shù)保證。按照GB17167-2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》的要求配備能源和資源計(jì)量器具。 灌溉用地下水資源現(xiàn)狀和計(jì)量用表的安裝環(huán)境不容樂觀，本文對(duì)幾種地下水資源計(jì)量用表的要求及特點(diǎn)進(jìn)行分析和比較，筆者認(rèn)為V內(nèi)錐形流量計(jì)比較合適地下水資源的計(jì)量。 
 
　　1 灌溉用地下水資源現(xiàn)狀和計(jì)量用表的安裝環(huán)境 
　　這里所說的地下水資源，指的是在野外打得較深的電機(jī)井，打到地下的蓄水層，有的幾十米深、上百米深，甚至達(dá)到二、三百米深。由于干旱和大量抽采地下水用于灌溉，使地下的蓄水層越來越深，電機(jī)井也越打越深，較淺的電機(jī)井已經(jīng)沒有水了，電機(jī)井也在不斷的更新。機(jī)井的現(xiàn)狀不容樂觀：有的是裸井，只有水泵和電機(jī)等，有的只有簡(jiǎn)易的棚子；還有的有很小的泵房，沒有人值守；計(jì)量的現(xiàn)狀更沒有提到日程上來。 
　　一般的電機(jī)井都在野外，很少有在村落中的。由于建設(shè)費(fèi)用的原因，井口泵房的建設(shè)，空間都很狹小，彎頭、三通和閥門等管件較為集中，流量?jī)x表安裝距離要求緊湊，一般直管段伸展不開。另外離心泵的泵口壓力和脈動(dòng)較大，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和電機(jī)的電磁強(qiáng)度都會(huì)對(duì)流量?jī)x表有一定的影響。還有由于直接抽采的是地下水，水中會(huì)漂浮極細(xì)的細(xì)沙，會(huì)造成對(duì)流量?jī)x表的磨損；同時(shí)會(huì)有氣體、液體和固體混相流動(dòng)的情況，要求流量?jī)x表不受較大的影響。因?yàn)槭琴Q(mào)易結(jié)算用表，準(zhǔn)確度一般要求較高（見表1）。 


　　2 地下水資源計(jì)量用表的要求及特點(diǎn)比較 
　　地下水資源計(jì)量用流量?jī)x表的要求，儀表上游雖然有彎頭、三通和閥門等管件較為集中的現(xiàn)象，但流量?jī)x表安裝整流直管段要求要盡量的短；泵口的壓力較大，所選用的流量?jī)x表要有一定的耐壓強(qiáng)度；同時(shí)泵口流體的脈動(dòng)較大和電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和電機(jī)的電磁強(qiáng)度，所以所選用的流量?jī)x表要有一定的抗泵口脈動(dòng)和電壓波動(dòng)還有電磁強(qiáng)度的能力；由于水中漂浮細(xì)沙，會(huì)造成對(duì)流量?jī)x表的磨損，所以所選用的流量?jī)x表要有一定抗磨損能力，好沒有可動(dòng)的部件和較銳利的部件，且準(zhǔn)確度可保持較長(zhǎng)時(shí)間不變。準(zhǔn)確度等級(jí)還得達(dá)到表1的要求。 
　　水資源計(jì)量常用的流量計(jì)有渦輪、渦街、超聲、電磁、孔板流量計(jì)、水表和V內(nèi)錐形流量計(jì)。相關(guān)流量?jī)x表特點(diǎn)比較見表2。 


　　從表2可以看到，電磁、超聲、渦街、渦輪、孔板流量計(jì)均要求較長(zhǎng)的直管段，一般上游要求10至20D，下游要求5至10D。渦輪流量計(jì)有高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，軸和軸承很容易被水中漂浮的細(xì)沙磨損。渦街流量計(jì)由于工作原理的原因，安裝在泵口抗脈動(dòng)不好。超聲、電磁流量計(jì)造價(jià)較貴?？装辶髁坑?jì)孔板入口邊緣銳利較易磨損，且壓力損失較大。水表雖然不需要直管段，但有旋轉(zhuǎn)的葉輪，非金屬的軸和軸承更容易被水中漂浮的細(xì)沙磨損。V內(nèi)錐形流量計(jì)直管段要求較短，一般上游要求0至3D，下游要求0至1D，抗脈動(dòng)、波動(dòng)和電磁較好，沒有旋轉(zhuǎn)部件，耐磨性較好見圖1，

因此可延長(zhǎng)使用壽命和檢定時(shí)間。從表2的第1、2項(xiàng)安裝方面，第4、5、6項(xiàng)抗脈動(dòng)、波動(dòng)、和電磁方面，和第3、7項(xiàng)耐磨性方面，還有第8項(xiàng)壓力損失、第9項(xiàng)延長(zhǎng)周期檢定和性價(jià)比等方面。地下水資源計(jì)量，筆者認(rèn)為V內(nèi)錐形流量計(jì)是較好的選擇。 
　　3 V內(nèi)錐形流量計(jì)的流體掃過型設(shè)計(jì)能改善流場(chǎng)速度分布 
　　由于被測(cè)流體與內(nèi)錐體的相互作用，測(cè)試結(jié)果證明：V形內(nèi)錐有整流作用，它不但能改善速度分布，還能在很大程度上消除旋渦二次流（見圖2）


，并由內(nèi)錐造成了新的速度分布。因此V內(nèi)錐形流量計(jì)的上游，則不需要安裝任何形式的流動(dòng)調(diào)整器，并要求很短的直管段，一般上游要求0至3D（當(dāng)V內(nèi)錐形流量計(jì)安裝在閥門的下游時(shí)，要求3D），下游要求0至1D。 
　　當(dāng)流體流經(jīng)具有特殊廓形的內(nèi)錐體時(shí)，會(huì)在其周邊形成邊界層并疏導(dǎo)流體離開錐體尾部的邊緣，從而減少它被磨損的可能性。V內(nèi)錐形流量計(jì)設(shè)計(jì)成流體掃過型結(jié)構(gòu)，沿管內(nèi)壁由被測(cè)流體完全實(shí)現(xiàn)自行清掃見圖3，不可能截留流體中夾帶的任何氣體和固體顆粒，將它們帶向下游，始終確保無污物、泥沙在流量計(jì)中沉積，非常適用于泥沙、臟污流體的流量測(cè)量。沒有機(jī)械傳動(dòng)幾乎沒有維修?？鼓湍サ氖且粋€(gè)面，因此準(zhǔn)確度可長(zhǎng)期保持不變。 


　　V內(nèi)錐形流量計(jì)的設(shè)計(jì)和制造，可以保證決定β值的邊緣不會(huì)由于接觸流體而被磨損。當(dāng)流體流入流量計(jì)表體內(nèi)時(shí)，高速的核心流動(dòng)將被迫按照流線的路徑愈靠近管內(nèi)壁的邊界層相互作用；于是一個(gè)二次形成的邊界層會(huì)沿著錐體周圍的區(qū)域被重新分布。其結(jié)果就是一個(gè)接近于管內(nèi)流速的安全混合，從而可以使流量計(jì)按預(yù)計(jì)的方式工作，正常發(fā)揮其性能。 

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