DB32 T 4389-2022 农业灌溉用水流量率定规程.pdf
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1、ICS93.160CCSP57 江苏省地方标准DB32/T43892022农业灌溉用水流量率定规程Regulationforflowratecalibrationofagriculturalirrigationwater2022-11-14发布2022-12-14实施江苏省市场监督管理局发 布中 国 标 准 出 版 社出 版目 次前言1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 一般规定5 率定方法6 率定设施要求7 现场率定要求8 保管与维护附录 A(规范性)流量计算公式 附录 B(资料性)渠道标准断面水位流量关系率定数据记录表 附录 C(资料性)泵站以电折水率定数据记录表 附录 D(资料性)
2、测流设施水位流量关系率定数据记录表 DB32/T43892022前 言 本文件按照 GB/T1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省水利厅提出并归口。本文件起草单位:江苏省农村水利科技发展中心、江苏 润州建设有限公司、河海大学、阜宁县水务局。本文件主要起草人:胡乐、唐荣桂、高见、徐俊增、张凌霄、高祥、梁古柏、蔡振、丁亚、陶仁宗、王洁、翟林鹏、陈于、彭亚敏、孙超君、陶超、陈放、朱鹏飞、刘斌。DB32/T43892022农业灌溉用水流量率定规程1 范围本文件规定了农业灌溉用
3、水流量的率定方法、率定设施要求、现场率定要求、保管与维护等。本文件适用于灌溉泵站及渠道的灌溉用水流量率定。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T19582.12008 基于 Modbus协议的工业自动化网络规范 第1部分:Modbus应用协议GB/T198622016 电能质量监测设备通用要求GB/T213032017 灌溉渠道系统量水规范GB/T355902017 信息技术 便携式数字设备用移动电源通用规范GB502652
4、022 泵站设计标准JB/T92482015 电磁流量计3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1率定设施 instrumentforflowratecalibration采用便携式、装配式安装结构,实现现场快速组装拆卸的流量校准、标定设备。3.2流量率定 flowratecalibration采用率定设施,将渠首泵站供水流量与用电量、供水流量与时长之间的关系进行标定,或将渠道标准断面的供水流量与水位之间的关系进行标定。3.3自动采集分析 automaticacquisitionandanalysis率定设施自动采集水位、流量、电量、水泵电功率、灌溉时长等数据,并进行计算分析。3.4泵站
5、以电折水测流法 flowmeasuringwithpumpingenergyconsumption通过分析泵站出水流量与用电量之间关系,根据用电过程数据估算泵站出水流量的测量方法。3.5渠道标准断面水位-流量关系法 standardsectionflowmeasurement选择顺直渠段上某一标准断面,用流速仪或流量计分析该段面水位与流量的关系,根据水位读数测定渠道流量的方法。1DB32/T438920223.6测流设施特征水位-流量关系法 flowmeasurementwithdesignedinstrumentsandwaterhead利用渠系现有渠系建筑物,或在合适渠段建设量水建筑物(一
6、般是测流堰或测流槽),根据渠系建筑物量水建筑物特征水位计算渠道输水流量的方法。4 一般规定4.1 农业灌溉用水流量率定主要针对灌区三种广泛采用的流量计量方法、泵站以电折水测流法、渠道标准断面水位-流量关系法和测流设施特征水位-流量关系法。4.1.1 采用泵站以电折水测流法,需要在泵站出水口安装率定设施,通过同步记录用电数据和流量过程数据,确定泵站流量与用电量之间关系。可以分为固定式泵站流量与用电量之间关系率定和移动机泵流量与用电量之间关系率定。4.1.2 采用渠道标准断面水位-流量关系法,需要在待率定渠道标准断面上游选择合适位置安装率定设施,通过率定设施的闸门调节形成若干率定工况,结合渠道标准
7、断面测流水位数据和率定设施的流量数据,拟合确定渠道标准断面水位与流量之间的关系。4.1.3 采用测流设施特征水位-流量关系法,需要在测流设施上游选择合适位置安装率定设施,通过率定设施闸门调节形成若干率定工况,区分淹没出流或自由出流,选定测流设施流量计算公式,结合测流设施特征水位和率定设施流量拟合确定测流设施特征水位与渠道流量之间的关系。4.2 流量测量应与当次测量目的相关的参数测量同步进行,包括用电量、运行时长、水泵效率、扬程、特征水位等参数。4.3 农业灌溉用水流量率定分为首次率定与复核率定。4.4 电量参数包括电压、电流、功率因数和频率。按照 GB/T198622016中5.7的规定,电压
8、、电流测量采用不确定度等级0.5%的仪器仪表,功率因数测量采用不确定度1.0%的仪器仪表。4.5 率定设施及仪表采集数据采用统一的短频传输数据格式。4.6 率定设施具备数据采集、上传、计算及存储功能,配置打印机实现现场打印。4.7 率定设施采用充电电源作为设施供电的方式。5 率定方法5.1 泵站以电折水测流法泵站以电折水测流法是通过水泵现场效率试验,针对每一机组实测水泵输入功率Pi、水泵扬程 Hi和比测断面的实测流量Qi测,通过若干工况点的测量数据,建立流量、扬程、功率与机组效率的特性曲线,以供日常运行时通过测量电机单机功率Pi,并依据该特性曲线查找当前工况的效率值,通过多工况测试数据拟合推算
9、单机流量Qi计,将各单机流量求和即得泵站总流量Qp:a)泵效率计算,见式(1):i测=9.81Qi测Hi/Pi(1)b)多工况测试数据拟合计算,见式(2):i计=f(Hi/Pi)(2)拟合方程决定系数R20.9方可认为率定的特征曲线有效。率定的关系可用于日常测流中的流量推算:c)正常运行时流量推算,根据现场采集的扬程 Hi 和用水泵输入功率Pi 按式(3)计算:qi=Pii计/9.81Hi(3)2DB32/T43892022 d)对泵站多台同型号或不同型号水泵流量求和得到泵站实测流量Qp,见式(4):Qp=mi=1Qi计=mi=1Pihi计9.81Hi(4)式(1)式(4)中:Pi 水泵输入电
10、功率,单位为千瓦(kW);Hi水泵扬程(上下游水位差),单位为米(m);i计计算得到的水泵装置效率,%;i测基于实测结果得到的水泵装置效率,%;f(Hi/Pi)水泵效率计算的拟合函数(以 Hi/Pi 为自变量);m同时工作的水泵数量;Qi测测定的单机流量,单位为立方米每秒(m3/s);Qi计计算得到的单机流量,单位为立方米每秒(m3/s);Qp泵站同时工作的多台水泵总流量,单位为立方米每秒(m3/s)。5.2 渠道标准断面水位-流量关系法5.2.1 渠道标准断面测流,断面过水流量Qd 一般为断面水深 H 的函数。根据 GB/T213032017的规定,计算方式见式(5):Qd=aHn(5)式中
11、:Qd 断面过水流量,单位为立方米每秒(m3/s);H 断面水深,单位为米(m);a拟合系数(a0);n拟合指数。5.2.2 渠道标准断面水位与流量关系系数率定,设定若干个测流工况(一般5个以上),采用率定装置测定断面水深 H 和其对应的断面过水流量Qd,按照最小二乘原理进行拟合,得到拟合系数a 和拟合指数n。拟合方程决定系数R20.9方可认为率定的水位流量关系有效。5.2.3 对渠道标准断面的水位流量关系进行率定时,应采用率定设施同步测量断面处不同水位下的流量,建立流量与特征水位之间的关系。a)对渠道标准断面进行率定时,应做到渠段顺直、断面规则、水流均匀、测流断面不受建筑物泄流影响;b)测流
12、断面上下游应具有长度15倍水面宽度的顺直段。5.3 测流设施特征水位-流量关系法5.3.1 测流设施测流包括利用渠系现有渠系建筑物测流和建设量水建筑物测流,可用于量水的渠系建筑物包括闸涵、倒虹吸、跌水或渡槽,量水建筑物包括不同形式的测流堰(三角堰、矩形堰、梯形堰等)或测流槽(巴歇尔槽、无喉槽、长喉槽等)。针对具体的测流设施,需要根据其淹没出流与否,或者闸门是否全开选择使用的流量计算公式(见附录 A 的表 A.1和表 A.2)。5.3.2 测流设施特征水位-流量关系法率定,需要根据具体量水方法中计算水位的物理意义,选择合适的监测点进行特征水位测量。5.3.3 率定时需通过率定设施的闸门调节形成若
13、干率定工况,工况数量应比公式中待定参数数量多2个且5个。5.3.4 基于各工况点监测的流量数据和测流设施处监测的特征水位,按照最小二乘原理拟合得到方程中的系数,拟合方程的决定系数R20.9方可认为率定的水位流量关系有效。3DB32/T438920225.4 率定频次5.4.1 首次率定新建泵站计量装置、渠道标准断面用水计量点投入使用前应进行首次率定,首次率定的测流工况点5个,每次测量工况的稳定时间15min。对计量装置、计量点工程或设备进行改造将会导致原有率定结果不再适用,需按照首次率定的要求重新进行率定。5.4.2 复核率定泵站计量装置、渠道标准断面用水计量点投入使用后每2年应进行复核率定,
14、复核率定的测流工况点3个,每次测量工况的稳定时间15min。6 率定设施要求6.1 现场率定装置现场率定装置的组成包括:蓄水池、测量管道、水位计、流量计、稳流装置、挡水板、阀门、电功率计、蓄电池等,见图1。标注序号说明:1蓄水池;2测量管道;3阀门;4流量计;5稳流装置;6挡水板;7水位计。图1 农田灌溉用水流量测量原理示意图6.2 功能要求6.2.1 率定设施装配式预制管段应符合 GB/T213032017中6.1的规定,且满足如下要求:a)预制管道宜选用环保、耐腐蚀、使用寿命长、抗压能力强的新型管材;b)管道长度应根据每段总质量进行确定,以确保达到便携的目的;c)管道接头应采用便捷方式连接
15、,组合件应采用标准化配件。6.2.2 渠首出口门槽设计应符合 GB502652022中7.4的规定。预制门槽宽度应与泵站额定流量、高程相匹配,确保连续测量时上游水流不溢出且满足测流满管的使用要求。6.2.3 流量传感器的功能应符合JB/T92482015中第6章的规定,且满足以下要求:4DB32/T43892022a)防水等级要求适用于农业灌溉现场工况,防护等级IP68,确保传感器不因为浸水而失效;b)测量精度及测量方式应选用受环境影响较小的测量方式,以确保数据采集的精确度。6.2.4 电功率计功能应符合 GB/T198622016中第5章的规定。6.2.5 控制与智能模块应满足以下功能要求。
16、a)控制与智能模块应包括通信模块、过程控制及显示模块、供电模块、打印应用模块。b)通讯模块根据现场情况选择ZIGBEE无线短频、无线 Wi-Fi网络及物联网传输模块(需要物联网通讯卡)。具备传感器与采集器之间的数据通讯功能,数据稳定并实时上报,命令实时发送。c)过程控制及显示模块应具备方便用户使用的人机界面,数据曲线查看、数据查询、预览打印功能。d)打印机应具备彩色打印功能。6.2.6 电源应采用便携式应急电源,满足 GB/T355902017中第4章的规定,且电源容量满足一次性工作8h的使用要求,容量60000毫安时(mAH),电流10A,功率250 W。6.2.7 仪表使用的通讯规约应按照
17、 GB/T19582.12008中5.2的规定,统一通讯方式,统一设计协议,便于数据采集管理。6.3 技术指标6.3.1 率定设施的装配式流量测量管道应满足如下要求。a)管径应根据灌溉泵站流量进行匹配,确保流量满管、不漫水;b)材质宜选用 PE等轻型材质;c)管段长度应2m;d)管段连接宜采用抱箍或卡箍式安装;e)单体部位净重应100kg。6.3.2 率定设施的流量计应满足如下要求:a)电源要求:12V250V AC(VDC)50Hz/60Hz、24VDC(20V30V AC);b)精度等级:0.2级;c)功率损耗:5mA;d)输出:常开或常闭;e)信号传输:4mA20mA、RS232、RS4
18、85、RS422等;f)电导率:20S/cm;g)环境温度:-25+60;h)材质及防水要求:IP68防水等级,不锈钢,陶瓷,铂(电极)。6.3.3 率定设施的水位计应满足如下要求:a)电源等级:12V250V AC(VDC)50Hz/60Hz、24VDC(20V30V AC);b)量程:0m10m;c)测量精度:0.5%FS;d)分辨率:1mm;e)信号传输:4mA20mA、RS232、RS485、RS422。6.3.4 率定设施的多功能表应满足如下要求:a)测量数据:电压、电流、功率因数、频率、有功电能、无功电能等;b)通讯协议:RS485、RS232、以太网通信;c)测量精度:电压1%、
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