M38Y1型磁致式量水堰計
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水利儀器儀表 - 流體控制儀表
1用途
M38Y1型磁致式量水堰計適用于長期測量河流、湖泊、水庫、壩體等堰槽的水位，是監測水位及流量變化的有效監測設備。量水堰計采用磁致伸縮液位計作為傳感器進行測量，具有分辨率高、穩定性好、性能可靠、響應速度快，工作壽命長等優點。
磁致式量水堰計主要功能有線性測量，絕對位置輸出，非接觸式連續測量，永不磨損，傳感器不用標定及定期維護，輸出信號多種選擇(RS485、電壓、電流)，安裝簡單方便。
2規格及主要技術參數
項 目 | 內 容 |
測量范圍 | （0mm～500mm(量程自選) |
靈敏度 | ≤0.01mm |
測量精度 | ≤0.1%F.S |
輸出信號 | RS485 |
調試方式 | 地址碼和波特率自設定 |
絕緣電阻 | ≥50Ω |
儲存溫度 | -30℃～+70℃ |
3結構及工作原理
3.1結構
M38Y1 型磁致式量水堰計由防污管、上端蓋、磁致伸縮液位傳感器、水平泡、觀測電纜等組成。
3.2工作原理
磁致伸縮液位傳感器主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸磁浮球組成。測桿內裝有磁致伸縮線(波導絲)，測桿由不導磁的不銹鋼管制成。測量時電子倉發出起始脈沖，起始脈沖在波導絲中傳輸，產生沿波導絲方向的旋轉磁場，當這個磁場與浮球中的永久磁場相遇時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發生扭動，這一扭動被電子拾能機構所感知并轉換成相應的電流脈沖，測量電路計算出兩個脈沖之間的時間差，即可精確地測出被測液位值。
4計算
4.1堰槽中的水位變化量△L與量水堰計的測量值F具有線性關系
計算公式為：
△L= K×(F- F0)
式中：△L-堰槽中的水位變化量，單位為mm,
F-量水堰計的實時測量值, 單位為F,
F0-量水堰計的基準值, 單位為F,
K-量水堰計傳感器系數，單位為mm/F,
4.2當量水堰計水位測量值△L為正值時表示堰槽水位相對基準值升高。
4.3 當量水堰儀水位測量值△L為負值時表示堰槽水位相對基準值降低。
(圖1)磁致伸縮式量水堰計結構圖
4.4 在正常工作范圍內溫度的變化對傳感器測值影響甚小，經試驗測得其溫度修正系數小于最小讀數，實際使用中不需要溫度修正。量水堰計具有智能識別功能，輸出信號為RS485數字量,直接顯示工程物理量。
5儀器的安裝
5.1檢查
量水堰計安裝之前應在現場對磁致伸縮液位傳感器、浮子等組件進行檢查，確保儀器完好才能安裝。
5.2槽式安裝法
量水堰計應安裝在堰板的上游≥100cm處,在堰槽的側壁做一內凹槽，在底部開一個安裝洞，安裝洞的直徑應大于￠15cm的孔，低于水面深為10cm(尺寸見圖 2 所示)。在安裝洞中插入防污管，查看上端蓋上的水平泡調整防污管的垂直度，管四周用水泥砂漿固結，防止砂漿進入防污管。在防污管四周填入清潔細碎石，直至將凹槽填滿。
流量計算公式：
a) 直角三角堰流量計算公式：
Q =1.4× h5/2
式中：Q—流量，單位為m3/s；
H—堰上水頭，單位為m。
b) 矩形堰流量計算公式：
Q = m×b×sqrt(2g)×h3/2
m =(0.402+0.054×(h/p))
式中：Q—流量，單位為m3/s；
b—堰寬，單位為m;
h—堰上水頭，單位為m；
p—堰頂板至堰頂距離，單位為m。
c)梯形流量計算公式：
Q=1.86bh3/2
式中:Q—流量，單位為m3/s；
b—堰底寬，單位為m;
h—堰上水頭，單位為m。
5.3儀器組裝
將量水堰計防污管固定在安裝洞中后,打開磁致伸縮傳感器的外包裝取出傳感器和浮子，將儲液筒上端蓋旋下，再將磁致伸縮液位傳感器測桿上的定位鎖緊環卸下，取下浮子，測桿插入儲液筒上端蓋M18×1.5 螺紋孔中旋緊，再將取下的浮子按原方向復位(有CN標記的半球在液面之上)，鎖緊環復位(固定在距測桿端頭約19mm 處即可。最后將裝好傳感器的儲液筒上端蓋旋緊。
5.3.1注意事項：
安裝和搬運過程中不可使測桿彎曲，切勿使傳感器的電子倉和測桿承受大的沖擊。止位環取下時記住其在測桿上的位置以便復位時回至原位。
安裝時傳感器裝入防污管時浮子應放在止位環處，不得由高處向低處自由落下，另外禁止浮子在測桿兩頭來回快速運動撞擊止位環，避免浮子由于撞擊而損壞。
5.4接線方法
量水堰計的觀測電纜線必須避開交流電源線、射頻信號源和其它有干擾的地方。電纜的屏蔽線必須完好無斷線，防雷地線應接到接地網上。
5.5選取基準值
量水堰計的測量值為實時測量值相對于基準值的變化量，所以基準值選取的準確與否，將直接影響到測值的準確性。
選取相同時間、穩定氣溫的3 次相近的讀數，經平均后做為基準值，量水堰計安裝在混凝土中應選取水化熱過后的測值。基準值選定后應做好記錄，作為計算的基準值。
為使基準值取的更準確，可將以上操作重復進行兩次，如果兩次測值基本相同(誤差≤ 0.5％F.S)，則證明基準值取值正確。
量水堰計的測量值出現偏差時，可用以上方法重新校準基準值。
6 傳感器故障排除
6.1如果傳感器測量出現故障，可以從以下幾個方面排查：
a) 檢查量水堰計和讀數儀的測量線連接是否正確；
b) 檢查電纜是否有破損和斷裂；
c) 檢查電纜接頭連接是否正常,如電纜接頭、接線端子等。
6.2如果觀測數據不穩定，可以從以下幾個方面排查：
a) 將屏蔽線并接到讀數儀測量線的黑線夾子上；
b) 可能電纜接頭處進水，將其剪掉，重新連接；
c) 安裝部件松動或量水堰計傾斜比較大；
d) 檢查儲液筒內是否有雜物；
e) 檢查浮球上下移動是否正常；
f) 如果測量數據隨時間的變化產生誤差，檢查浮球上是否被鈣化物或青苔包裹；
g) 檢查附近是否有干擾源，如電動機、發電機、天線或交流動力電纜，遠離上述干擾源。按以上步驟如不能排除故障，請聯系廠家咨詢。
7 注意事項
量水堰計安裝就位前、后應及時測量讀數，根據儀器編號和設計編號作好記錄并存檔，特別注意保護儀器的信號引出電纜。
8驗收與保管
用戶開箱驗收儀器，應先檢查儀器的數量(包括附件)及出廠檢驗合格證等是否與裝箱清單相符。開箱后每支儀器應先用 100V 兆歐表量測電路與密封殼體之間的絕緣電阻，其測值應滿足絕緣電阻規定要求。驗收時每支儀器應用讀數儀測量，檢查儀器是否正常。儀器應保管在干燥、通風的房間中。
9 附言
型量水堰計自出廠之日起壹年內，如出現故障或性能低于技術條件要求且系屬產品質量問題，本公司負責免費維修或更換(若因現場防雷系統不完善遭遇強雷電等不可抗力所造成的損壞不在其例）。
4量水堰計系統標準結構圖
量水堰計在建造堰槽時，在堰槽側壁距堰板上游大于1 米處設置一量水堰計安裝孔(槽)，將量水堰計放入孔(槽)中間，孔(槽)與量水堰計之間空隙填滿礫石或耝砂。此方法的特點：量水堰計不易受自然環境破壞力的損傷，不易因水質不好影響測量精度等。
5 量水堰計觀測電纜芯線定義
紅----電源正極
黑----電源負極
白----485A
綠----485B
屏蔽線-----地線
10傳感器ModBus通訊協議
1．傳輸方式：RTU模式
通訊參數：波特率9600bps；
數據幀：1個起始位、8位數據、無奇偶校驗、1個停止位
2．查詢地址：
上位機發送代碼：00 03 00 DE 00 00 24 21
CRC16校驗碼
傳感器返回代碼：00 03 00 DE 00 01 E5 E1
CRC16校驗碼
00——是廣播指令
3．設置地址：
上位機發送代碼：00 06 00 DE 00 01 29 E1
傳感器返回代碼：00 06 00 DE 00 01 29 E1
4．查詢液位：
上位機發送代碼：01 03 00 04 00 02 85 CA
傳感器返回代碼：01 03 04 12 E6 2E 00 03 1C
數據長度 整數部分 小數部分 CRC16校驗碼
5．計算位移量:
每個位移量占四個字節，第一、二個字節為位移整數部分，第三、四個字節為位移小數部分
數據舉例： 01 03 04 12 E6 2E 00 03 1C
12 E6 . 2E 00 -------- 位移數據
整數 小數
計算方法：12E62E00 即:12E6.2E00 轉換為: 4838.180 (mm)
整數部分12E6H=4838；
小數部分2E00H/FFFFH=11776/65535=0.180
結果為：12E6.2E00=4838+0.18=4838.180 (mm)
6．設置編號（8個ASCII碼）：
上位機發送代碼：01 1B 59 53 30 39 31 35 30 35 6A 71
地址 編號：8個ASCII碼組成(YS071303) CRC16校驗碼
傳感器返回代碼：01 1B 59 53 30 39 31 35 30 35 6A 71
例：編號：YS0913505
十六進制ASCII碼： 59 53 30 39 31 35 30 35
分別表示： Y S 0 9 1 5 0 5
7．讀取編號：
上位機發送代碼：00 2B 00 09 00 04 F5 DC
CRC16校驗碼
傳感器返回代碼：01 2B 59 53 30 39 31 35 30 35 3E 70
地址 編號：8個ASCII碼組成(YS071303) CRC16校驗碼
十六進制ASCII碼： 59 53 30 39 31 35 30 35
表示編號為：YS 07 13 03
