一种测量浑水流量浓度方法及引水装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量浑水流量浓度方法及引水装置，该方法包括以下步骤：1）准备阶段：①安装引水装置；②获取泥沙密度ρS；2）测试阶段：①调整引水管深度及角度，打开引水装置进行排水，并接入一容积中；②称量待测浑水质量M，测量待测浑水的体积V；③计算浑水密度ρ＝M/V和清水密度ρW＝MW/VW；④计算获得泥沙体积浓度⑤计算流量浓度CQ＝(QS·t)/(Q·t)＝QS/Q＝NV。该引水装置包括一引水管，一套设在引水管上的法兰，三个沿周向均匀固定在法兰下表面的螺杆，一套设在法兰下方的引水管和三个螺杆上的刻度圆盘，一固定在引水管上并套设在三个螺杆上的定位圆盘，以及一设置在引水管末端上的阀门。本发明可广泛用于浑水流量浓度测量中。
【专利说明】一种测量浑水流量浓度方法及引水装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量方法及装置，特别是关于一种测量浑水流量浓度方法及引水装置。
【背景技术】
[0002]流量浓度Cq是指浑水中泥沙等固体颗粒(以下统称泥沙)的流量Qs和浑水总流量Q之比,其和体积浓度Cv (泥沙体积Vs’和浑水总体积V’之比)以及质量浓度Cm (泥沙质量Ms和浑水总质量M之比)类似,但概念不同。
[0003]在有压流动中，长度为L的直管面积为A，如假定泥沙占过流面积为As，则体积浓度Cv = Vs’ /V’ =As -L/(A-L) = As/A，即体积浓度Cv实际上反映的是泥沙过流面积As和总面积A之比，但流量浓度Cq则不仅和面积比有关，还和泥沙的运动速度vs及浑水平均流速V有关,流量浓度Cq和体积浓度Cv之间的关系为Cq = Qs/Q = As.vs/ (A.V) = Cv.vs/V，只有在vs = V的条件下，Cq = Cv。在流动的浑水中，由于泥沙和水等液体的密度不同，且固体无法自主流动，受水流速度大小和方向变化等影响，固体颗粒和水体各以不同的速度运动，形成固相和液相两个不同的流速场。也就是说，在大多数断面、大多数压力及速度条件下，固体颗粒的速度Vs不等于清水流速vw,即Vs古V, Cq古Cv。
[0004]众所周知，在有压流动中，如没有分支流动和空气腔存在，在有压管道内总流量不变的条件下，任何过流断面的流量Q都应当相等。扩大到浑水流动，在满足上述条件并没有沉积的情况下，任何断面的泥沙流量Qs也应相等，则泥沙流量浓度Cq也应相等。但是，体积浓度Cv则不同，Cv = Cq.(v/vs)，在不同的测量点，体积浓度Cv会因泥沙速度和浑水总流速之间的比b(b = v/vs)不同而不同。而目前常用的超声波衰减法、光电法(红外线法)和Y射线法等多种浓度测量方式，测量的均为某一管道长度上泥沙体积与浑水总体积(或泥沙质量与浑水总质量)之比，均为体积浓度Cv (如测量的是质量浓度CM，可在测量确定泥沙密度P s和清水密度P w后换算为体积浓度，Cv = Cm.P s/ (P S-CM.P S+CM.P w))。
[0005]就泥沙浓度的测量来说，目前还存在两个问题亟待解决:一是体积浓度Cv因测量断面不同而不同，任何一个断面的体积浓度Cv都无法代表整个有压管道内的浓度；二是尽管流量浓度Cq能保持各断面相等，也能代表有压管道内浓度，但目前还没有测量方法及仪器设备。因此，有必要提供一种测量流量浓度Cq的方法。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的是提供一种静水状态下测量体积浓度即可知流量浓度的浑水流量浓度方法及引水装置。
[0007]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种测量浑水流量浓度方法，其包括以下步骤:1)准备阶段:①安装引水装置:将引水装置安装至浑水管道上；②获取泥沙密度Ps:首先，称量作为沙样的泥沙质量Ms，并放入一容器中，测量清水体积￥?，倒入所述容器中，搅拌成浑水；其次，测量获取的浑水体积V，计算浑水中泥沙体积Vs = V-Vff ;最后，计算泥沙密度P S = Ms/vs ；2)测试阶段:测量计算各种矿物质种类及矿物质比例与步骤I)的步骤②所述沙样基本一致的浑水中的泥沙体积浓度，并计算流量浓度:①调整引水管深度及角度，打开引水装置进行排水，并接入一容器中；②称量待测浑水质量M，测量待测浑水的体积V 计算浑水密度P = Μ/V和清水密度P ff = Mff/Vff ;④计算获得泥沙体积浓度
Nv = ~一;⑤计算流量浓度
【权利要求】
1.一种测量浑水流量浓度方法，其包括以下步骤: 1)准备阶段: ①安装引水装置 将引水装置安装至浑水管道上； ②获取泥沙密度Ps 首先，称量作为沙样的泥沙质量Ms，并放入一容器中，测量清水体积Vw，倒入所述容器中，搅拌成浑水； 其次，测量获取的浑水体积V，计算浑水中泥沙体积Vs = V-Vff ； 最后，计算泥沙密度P S = MsZVs ； 2)测试阶段:测量计算各种矿物质种类及矿物质比例与步骤I)的步骤②所述沙样基本一致的浑水中的泥沙体积浓度，并计算流量浓度 ①调整引水管深度及角度，打开引水装置进行排水，并接入一容器中； ②称量待测浑水质量M，测量待测浑水的体积V； ③计算浑水密度P= Μ/V和清水密度P ff = Mff/Vff ； ④计算获得泥沙体积浓度
2.如权利要求1所述的一种测量浑水流量浓度方法，其特征在于:所述步骤2)中的泥沙体积浓度~的推导过程如下:
3.如权利要求1所述的一种测量浑水流量浓度方法，其特征在于:获取泥沙质量和待测浑水质量时，采用标准称重设备称重获得；获取清水体积和浑水体积时，采用计量容积的标准容积桶计量获得。
4.一种引水装置，其特征在于:它包括一引水管，一套设在所述引水管上的法兰，三个沿周向均匀固定在所述法兰下表面的螺杆，一套设在所述法兰下方的所述引水管和三个所述螺杆上的刻度圆盘，一固定在所述引水管上并套设在三个所述螺杆上的定位圆盘，以及一设置在所述引水管末端上的阀门。
5.如权利要求4所述的一种引水装置，其特征在于:所述引水管由引水弯管和引水直管组成，所述引水弯管与所述引水直管相互垂直，且拐角处采用圆弧过渡；所述引水弯管长度与所述引水管的直径之比至少为5:1 ;所述引水弯管的水管口为尖锐的刀刃状；所述引水管为不锈钢管。
6.如权利要求4或5所述的一种引水装置，其特征在于:所述刻度圆盘下表面设有角度刻线，所述角度刻线的角度范围在-15°~15°。
7.如权利要求6所述的一种引水装置，其特征在于:所述定位圆盘上设有三个径向宽度稍大于所述螺杆外径的弧形槽；所述定位圆盘外侧边缘对应所述刻度圆盘的角度刻线位置设有指针。
8.如权利要求5所述的一种引水装置，其特征在于:所述法兰套设在所述引水直管上，并在所述法兰和引水直管之间设置一 O型密封圈进行密封；所述定位圆盘紧邻所述刻度圆盘下表面所述刻度圆盘和所述定位圆盘通过两侧的三对螺母固定在所述螺杆上。
【文档编号】G01N15/06GK103528930SQ201310507678
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】徐洪泉, 王万鹏, 张海平, 陆力, 李铁友, 廖翠林, 孟晓超, 刘娟, 马素萍, 张建光, 范小付 申请人:中国水利水电科学研究院, 北京中水科水电科技开发有限公司