文丘里效应：一种重要的流量测量方法

文丘里效应：一种重要的流量测量方法

文丘里效应是一种基于液位测量和与文丘里通道相关的数学算法的流量测量方法。它在污水处理厂等领域的流量测量中发挥着重要作用。本文将详细介绍文丘里效应的作用原理、应用领域、测量系统以及优缺点。

作用原理

文丘里通道是一种具有横向横截面收缩和通道底部可选高度的通道部分。它用于流量测量，是水力流量测量方法之一（例如测量堰）。文丘里通道测量最常用于污水处理厂的流入或流出。

由于横截面变窄，在流动中发生液压流出控制。这相当于临界深度或极限深度的出现。如果没有回流（这是文丘里通道发挥作用的基本条件），则具有极限深度的横截面的底流是射出流的一块。这种射击出流使下游的影响远离，因此出流控制意味着水头水位与出流之间存在固定关系。这种关系称为文丘里通道的放电曲线。它用于流量测量，以从测量的水头水位推导出流量。理想的测量范围是 10 l/s 到 5 m³/s。

整个计量水槽通常由5个部分组成：入口或镇静段、收缩或翘曲段、瓶颈截面（也称为节流段，可短可长）、加宽段和后运行段。

水位通常是在翘曲起点的上游一点处使用超声波回声测深仪以非接触方式测量的。水位的参考水平是瓶颈横截面的底部高度（不是传感器下方的底部！）。放电曲线以公式或多边形（表中的h-Q值对）的形式存储在超声波测量装置的换能器中。传感器使用此放电曲线（也称为线性化曲线）将测量的高度转换为放电。通常，转换器还包含积分功能，以便转换器将流量的瞬时值（Q，例如以 l/s 为单位）积分为数量（例如，m³）。通常，对于达到的每个单位量，转换器随后向外部仪表输出一个脉冲（通常作为继电器触点）。脉冲输出的单位量也称为脉冲值，可由安装人员在变频器中指定（通常为每立方米1个脉冲）。

文丘里通道采用不同的基本类型，可细分为：

这种典型化的最重要影响涉及放电曲线。对于符合 DIN 19559 的标准文丘里管，可以使用此处给出的公式计算流量曲线。对于其他标准成型器，放电曲线由制造商以公式或曲线（表格）的形式给出。

应用

文丘里效应主要应用于污水处理厂，包括未经处理的污水、净化废水和泥水的流量测量，以及雨水排放测量。

测量系统

过去，大量不同的系统用于水位测量，从带有浮子和电位器的模拟系统到气泡注入和第一个简单的超声波系统。今天，只有带有非接触测量超声波传感器的微处理器控制设备在使用。

• 超声波

优势

在废水流量测量中，文丘里通道正逐渐被电磁流量计所取代。但是，由于测量部分的可访问性和可验证性以及系统组件的良好可验证性，它仍然具有优势。如果在文丘里运河的上游水域创建高度控制点，例如可随时用米尺测量流量和流量曲线。

缺点

• 整个测量通道需要相当大的长度，大约是通道宽度的 15 倍。
• 在源头中，水中不得有任何会干扰水流的固定装置（例如采样取水系统）。
• 在任何情况下都不应长时间存在水下回水。
• 由于收缩处的下水道表皮生长，相关横截面减小，因此在高估流量的方向上会出现系统和显着的测量误差。因此，定期清洁是必要的。
• 对于未经处理的污水，可测量的最小流量约为 5 l/s。确定流量的最小水深为3厘米。
• 源头水道中存在沉积物的危险，也必须通过清洁来抵消。