明渠流量计怎么测排放口流量:巴歇尔槽、三角堰和液位计

很多企业排放口和污水厂出水渠没有满管管道,电磁流量计装不上,只能用明渠流量计。先给结论:明渠流量计由量水堰槽和液位计两部分组成,堰槽把流量和上游水位的关系固定下来,液位计测出水位,变送器按公式换算成流量。量得准不准,一半看堰槽建得规不规范,一半看液位计装得对不对。这篇写给污水厂、企业排放口的运维人员和施工方。
明渠流量计的原理
水流经过一个形状和尺寸都确定的收缩段(槽)或挡板(堰)时,流量和上游某个位置的水头之间有固定关系,一般写成 Q = k·hⁿ 的形式,k 和 n 由堰槽类型和规格决定。液位计测出水头 h,变送器代入公式就得到瞬时流量,再累计出总量。
所以变送器里选的堰槽类型和规格必须和现场一致。巴歇尔槽喉道宽度选错一档,换算出来的流量会差得很远,这种错误在调试记录里最难发现。
明渠流量计用巴歇尔槽适合什么场合
巴歇尔槽由收缩段、喉道和扩散段组成,水流在喉道处加速。它的好处是水头损失小,槽底平顺,污水里的泥沙和杂物不容易在槽前沉积,所以污水厂进出水和含悬浮物的排放口用得最多。
巴歇尔槽的水头测点有规定位置,在收缩段内、距喉道一定距离处,不能随手装在槽的任何地方。另一个关键是自由出流:下游水位太高、把喉道淹没时,就变成淹没出流,按自由出流公式算出的流量会偏离实际。安装时要核算下游水位,必要时抬高槽底或疏通下游渠道。
明渠流量计的三角堰和矩形堰怎么选
堰是一块挡板,水从堰口溢过。三角堰(V形堰)在小流量时水头变化明显,分辨率高,适合流量小、比较清的水,比如小型企业排放口或回用水渠。矩形堰适合较大流量。
堰的缺点是挡水:堰前流速低,泥沙容易沉积,含固体多的污水不太适合。堰板要保持锐缘,溢流水舌下面要通气,不能贴着堰板流下来,否则换算关系就变了。堰前要有一段平直、流态平稳的行近渠道。
液位计怎么装:超声波还是雷达
测水头一般用非接触的超声波或雷达液位计,装在测点正上方,探头垂直对准水面。
超声波明渠流量计用得多,要注意声速受空气温度影响,需要温度补偿;水面泡沫多时声波会被吸收,读数不稳。雷达液位计受温度和蒸汽影响小,泡沫多、日晒温差大的室外排放口更稳一些,像恩德斯豪斯 Endress+Hauser Micropilot FMR20B 这类面向水和污水的雷达液位计就常用在这类测点。液位计选型的一般思路也可以参考加药箱液位计怎么选。
安装时还要注意几个细节:

图 1:Endress+Hauser Prosonic FDU91 超声波传感器。图片来源:Endress+Hauser官网
- 探头和最高水位之间留够盲区距离;
- 加遮阳罩,减少日晒和雨雪直接落在探头上;
- 测量光束或声束路径上不能有槽壁、支架等障碍;
- 探头安装支架要稳,风吹晃动会直接变成读数波动。
零点标定:最容易被忽略的一步
明渠流量计算流量用的是水头,水头的零点是堰口或槽底的基准面。装好后要实测探头到基准面的距离,输入变送器,再在有水时用钢尺实测水头,和仪表读数对一下。零点差几毫米,小流量时的误差就很明显,三角堰尤其敏感。
验收时最好用便携式流量计或流速面积法做一次比对,不要只看仪表有数就算完成。
排放口现场的几个坑
对明渠流量计来说,淤积是第一大问题。槽底或堰前积了泥,相当于水头基准被抬高,没水时仪表也显示有流量。要定期清淤,并在巡检时看看零流量时仪表是不是归零。
冬季结冰也麻烦。槽内结冰改变过水断面,探头上结霜结冰会让读数乱跳。北方室外测点要考虑保温、伴热或加盖。
还有槽体安装不水平、上游来水冲击大、漂浮物卡在喉道、蜘蛛网挂在探头下面,这些都会让读数偏离。排放口出水消毒按流量投加的,流量不准还会连带药量不准,可参考污水厂出水次氯酸钠加药量控制。
结论
明渠流量计测排放口流量,关键是堰槽和液位计两头都做对:含泥沙的污水优先巴歇尔槽并保证自由出流,小流量清水用三角堰,大流量用矩形堰;液位计装在规定测点正上方,做好零点标定和比对,日常盯住淤积、泡沫和结冰。相关液位仪表在液位变送器分类,其他流量计见流量计分类。把渠宽、流量范围、水质和现场照片发给我们,联系选型 帮你确定堰槽和液位计配置。
常见问题
明渠流量计没水时还显示流量,怎么回事?
多数是槽底淤积或零点设错,也可能是探头下面有杂物、蜘蛛网。清淤后重新核对零点。
巴歇尔槽能自己用砖砌吗?
可以现场浇筑或砌筑,但尺寸必须严格按标准规格做,喉道宽度、长度和槽底坡度偏差都会影响换算,建议用成品槽或请专业单位施工。
超声波和雷达哪个更准?
在条件好的测点两者都能满足要求。泡沫多、温差大、有蒸汽的室外排放口,雷达通常更稳。
下游水位高,巴歇尔槽被淹了怎么办?
先疏通或降低下游渠道;改不了的,考虑抬高槽体,或选能做淹没出流修正的测量方式。
明渠流量计多久比对一次?
建议每年至少用便携式设备比对一次,清淤、改造或读数异常后也要比对,记录留档。