超聲波水位計(jì)安裝及要求規(guī)范

1、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用超聲波水位計(jì)安裝及規(guī)范（試 行）適用范圍本安裝方法適合本公司包括：超聲波水位計(jì)安裝。主要遵循的標(biāo)準(zhǔn)定義及縮略語無安裝方法安裝工具和資料及數(shù)量工具及資料名稱單位數(shù)量施工設(shè)計(jì)圖紙1套電錘1套鐵錘1把鐵鏟1把12寸活動(dòng)扳手2把一字、十字螺絲刀（大、?。?套老虎鉗1把尖嘴鉗1把水平尺1把卷尺1把需要輔材角鋼、鋼筋、膨脹螺栓、鐵釘、水泥、河沙、碎石等安裝前的準(zhǔn)備工作安裝工具和資料需要到位各種輔助材料需要到位需要8個(gè)以上（非接觸式水位計(jì)）的安裝人員進(jìn)行操作安裝步驟及要求水介式超聲波水（液）位計(jì)1 .水下固定安裝本水位儀是以水作為測(cè)量傳播媒介，其換能器隱匿安裝于水底，其聲脈沖向上發(fā)射至水面返回由換能

2、器接收而進(jìn)行水位測(cè)量。根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的不同，有以下幾種安裝方式。1.1 梯形斷面水位測(cè)量點(diǎn)安裝方式：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在緊挨渠道的堤坡上垂直埋下一套PVCT結(jié)構(gòu)，達(dá)到水文測(cè)量的靜水井功效以取代土建工程井。具體操作是：1、將配件中的75*50的PVC三通管及其它PVCW件取出，根據(jù)需要在當(dāng)?shù)刭?gòu)置一定 長(zhǎng)度的75和50的PVCt。2、根據(jù)渠堤面到渠底的垂直高度，合適裁取一定長(zhǎng)度的75PVCI和一定長(zhǎng)度的50PVC連通管，一并與三通相連接并垂直埋入渠堤斷面中。75PVC1底部盡可能與渠底水平并要求較高的垂直度（聲脈沖直線反射運(yùn)行的需要）；過濾網(wǎng)與50PVO!通管頂端相配3、將相應(yīng)長(zhǎng)度的50的PVC管與

3、裝配有換能器的50的PVC1接連接，電纜線順管用尼龍?jiān)鷰г?，垂直放置?5的PVC!水管中；另在75的PVC1水管上端鋸開一 個(gè)小口便于電纜線橫向隱匿掩埋至電線桿旁通向儀器箱內(nèi)。4、用蓋板將75的PVC&水管蓋住，加土或草皮掩埋即可；一旦灌期結(jié)束可將其取出蓋板中75PVC管（靜水管）根據(jù)茶道深度定長(zhǎng)度尺寸©50PVC管（連通管）G50PVC 管根據(jù)靜水管尺寸定義長(zhǎng)度尺寸裝有換能器的短接文案大全1-2 PVC套筒安裝細(xì)節(jié)示意圖1.2 閘、渠垂直建設(shè)物水位測(cè)量點(diǎn)安裝方式閘壁、渠壁等設(shè)安裝點(diǎn),可將換能器固定在50m什70mm勺PVC靜水管底部，并直接將 PVCt垂直固定在建設(shè)物壁

4、面上即可（安裝方式一），也可將換能器配裝在L型彎角件上, 長(zhǎng)邊部分直接固定在建筑揚(yáng)垂直面上（安裝方式二）。圖1-3 垂直渠壁安裝示意1.3 水庫(kù)、湖泊、干渠的水位測(cè)量點(diǎn)安裝方式：將換能器直接安裝在水尺樁上（方式一），或在低水位處垂直埋設(shè)專制的固定插件，將 配裝有換能器的L型彎角件與其固定（安裝方式二），電纜線沿堤坡掩埋，儀器置于機(jī) 房?jī)?nèi)或選用外用機(jī)型予以掩埋在堤坡處。（見圖6-4）水位換能器專制固定插樁圖1-4 換能器、外用機(jī)安裝示意非接觸式超聲波水位計(jì)黃河中游測(cè)區(qū)水文站多地處偏僻，交通十分不便，無論鋼塔的運(yùn)輸、架設(shè)與水位計(jì) 的安裝，由于機(jī)械使用條件很有限，多靠人力完成。而中游測(cè)區(qū)多為山溪性河

5、流，河道 狹窄，水位變幅很大，鋼塔多在8m以上。為減輕人力強(qiáng)度，將鋼塔制成 4m為1節(jié)，懸 臂制成4m至6m為1節(jié)，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行組裝；懸臂采用回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在安裝與檢修水 位計(jì)時(shí)，可將懸臂回轉(zhuǎn)至吊箱或山坡，操作十分方便 ；懸臂采用鋼/不銹鋼復(fù)合材料， 既能達(dá)到強(qiáng)度要求，又美觀耐用，懸臂采用變徑管形式，懸長(zhǎng)可達(dá)到8m以上，大大增強(qiáng)了水位計(jì)觀測(cè)范圍。自記水位計(jì)鋼塔結(jié)構(gòu)形式如圖1:上部是工作平臺(tái)，其上安裝水位 計(jì)前置端機(jī)，在平臺(tái)上可進(jìn)行儀器的安裝和調(diào)試 ；平臺(tái)下為鋼塔，主要承載工作平臺(tái)及 懸臂；懸臂安裝在主鋼管上端工作平臺(tái)下 0.5m左右的地方，外端安裝自記水位計(jì)換能器 和溫度探測(cè)器；下部為鋼筋險(xiǎn)基礎(chǔ)

6、，預(yù)埋地腳螺栓。OS2鋼塔設(shè)計(jì)鋼管材料采用普通無縫管，在進(jìn)行鋼塔設(shè)計(jì)時(shí)，因各站測(cè)驗(yàn)河段的岸壁地形地質(zhì)條 件各異，鋼塔高低、懸臂長(zhǎng)短、基礎(chǔ)的形式和大小等不盡相同，應(yīng)視具體條件而定?？?采取結(jié)構(gòu)型式一致，各部尺寸各異的辦法。為便于加工，也可采用分類的辦法，如把懸 臂分成4ml 6m 8m等幾種類型，主鋼管、基礎(chǔ)亦相同。2 .1 鋼塔設(shè)計(jì)2 .1 .1鋼管高度確定由最高洪水位及基礎(chǔ)頂面高程之差，增加 2.5m安全超高來確定，即：鋼塔高度=最高洪水位一 基礎(chǔ)高程+安全超高（2.5m）2 . 1 . 2 鋼管直徑及壁厚確定首先擬定鋼管直徑及壁厚，再根據(jù)安裝水位計(jì)處的流速及鋼塔淹沒深度進(jìn)行強(qiáng)度校 核，以滿

7、足安全要求為主。一般鋼管直徑取 325409mm壁厚810mm如果淹沒深度及流速很大，鋼管強(qiáng)度不夠時(shí)，可在順?biāo)鞣较蚣永€，以抵抗水流 沖力，減小鋼管直徑。此時(shí)應(yīng)對(duì)拉線及錨旋進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。a . 水流對(duì)鋼管的沖擊力P = KApV21 000 +1.7X Cs2.7式中：P為水流對(duì)鋼管的沖擊力；K為鋼管阻水系數(shù)；A為阻水面積；p為渾水密度;C為含沙量；V為設(shè)計(jì)流速。b .鋼管軸向壓力N Gi + G2式中：G l為鋼管自重；G2為工作平臺(tái)及儀器重。c .換能器及懸臂對(duì)鋼塔的作用力Mt = G3 L + G4 "式中：G 3為換能器重；G 4為懸臂重；L為懸臂長(zhǎng)。為簡(jiǎn)化計(jì)算，懸臂對(duì)鋼塔

8、的作用示為集中力，作用點(diǎn)位置為 L/3d .水流沖力對(duì)鋼塔的作用力Ms = P * 普 A + N 7J人而/、-»- 式中：P為水沖力；h為淹沒深度；N為軸向壓力；為銀管變形量， 且 3項(xiàng)其 中hl ,為受力作用點(diǎn)至鋼管底部及高度，一般為 2/3h, E為鋼的彈性模數(shù)2.1*106 , I 為截面慣性矩，如果計(jì)算出很小，軸向壓力產(chǎn)生的矩可忽略不計(jì)。e .鋼塔強(qiáng)度驗(yàn)算水流沖力作用于鋼塔時(shí)產(chǎn)生的彎矩最大，其強(qiáng)度驗(yàn)算：式中：N為軸向壓力；F為截面積；W為抗彎截面模量。如果b<(7司，則鋼管強(qiáng)度滿足要求。f .如果鋼管較高，并且淹沒深度較大，在鋼管上下游布設(shè)拉線。拉線采用鋼絞線或圓

9、鋼，錨旋險(xiǎn)重力錨，人地角不大于 40°。g .考慮冰期流冰撞擊，對(duì)水位計(jì)鋼塔進(jìn)行冰期保護(hù)，以提高安全性。3 .1 . 3 架腳設(shè)計(jì)架腳采用20mmi鋼板做底板，1m鋼板做肋板如圖2,不另進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。3 . 1 . 4回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼管與懸臂聯(lián)接為回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在鋼管頂部處采用套管型雙層鋼管見圖 3。內(nèi)管外徑 小于外管內(nèi)徑24 m,軸長(zhǎng)400 500m上端加工法蘭，與工作平臺(tái)聯(lián)接；外管可自由 旋轉(zhuǎn)，用定位螺釘定位，加工法蘭與懸臂聯(lián)接。3.2 懸臂設(shè)計(jì)懸臂采用鋼/不銹鋼復(fù)合材料（表面為不銹鋼）加工成錐型管。為便于運(yùn)輸，將整 根錐管截成4m或5m,安裝時(shí)對(duì)接。為便于安裝水位計(jì)換能器及溫度傳感器

10、，在錐管前加直徑35mm長(zhǎng)500mm勺不銹鋼等徑管。根部加工法蘭與鋼管聯(lián)接。3.2.1 懸臂長(zhǎng)度計(jì)算懸臂長(zhǎng)度可根據(jù)鋼塔位置到觀測(cè)最低水位水邊的距離加2m超長(zhǎng)來確定，以滿足最低水位時(shí)超聲輻射角能探測(cè)到水面且只探測(cè)到水面。一般懸臂長(zhǎng)不超過810m為宜。3.2.2 錐型懸臂管臂厚計(jì)算首先擬定錐形管前端、根部直徑及壁厚，再根據(jù)換能器重量、溫度傳感器重量、懸 臂自重和風(fēng)荷載選取前端、中間和根部校核錐管強(qiáng)度，以滿足安全要求。a . 懸臂強(qiáng)度校核M” 1 1° W式中：M為換能器對(duì)懸臂產(chǎn)生的彎矩；W為抗彎截面模量。如果6<1400k g /m2，則懸 臂強(qiáng)度滿足要求。b .聯(lián)接螺栓強(qiáng)度校核懸

11、臂通過螺栓與鋼管法蘭聯(lián)接。P"若式中：M為換能器及懸臂產(chǎn)生的彎矩；d為螺孔分布圓直徑，其值取:4Pa it m式中：P為每個(gè)螺栓所愛拉力；打=1100k g / m2 ,為許用應(yīng)力；m=0.65 ,為工作條 件系數(shù)。3.3 工作平臺(tái)及儀器箱設(shè)計(jì)工作平臺(tái)以滿足結(jié)構(gòu)要求和便于工作人員安裝調(diào)試儀器為宜。防護(hù)欄采用薄壁無縫管，高度9001000mm防護(hù)欄一側(cè)加工短波天線聯(lián)接件及避雷針，避雷針高度要求超 出天線1.5 m ;底板可采用5mrnB防滑鋼板。工作平臺(tái)與鋼管采用法蘭盤連接。儀器箱采用2mmB鐵皮焊制，四側(cè)設(shè)百葉窗，頂部設(shè)水位計(jì)太陽能電池板安裝部件。工作平臺(tái)及儀器箱結(jié)構(gòu)見圖4。3.4

12、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)因各站地質(zhì)條件和安裝位置不同，可因地制宜，進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.4.1 巖石地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)消除表面風(fēng)化層，在堅(jiān)硬巖石上直接鉆孔，將地腳螺栓用高標(biāo)號(hào)砂漿澆灌在孔中。鋼管 淹沒深度小于1m時(shí)，可不作力學(xué)計(jì)算。否則根據(jù)巖石性質(zhì)及鋼塔受力計(jì)算鋼塔安全系 數(shù)。3.4.2 土壤地基的基拙設(shè)計(jì)首先擬定基礎(chǔ)尺寸，再根據(jù)鋼管受力，基礎(chǔ)自重及土壓力進(jìn)行安全校核。如果基礎(chǔ)建在土臺(tái)階外邊緣時(shí)，應(yīng)進(jìn)行漿砌石護(hù)岸或險(xiǎn)護(hù)岸，以保護(hù)鋼塔基礎(chǔ)。如果鋼塔建在河槽中，首先確定鋼塔處斷面是否有沖淤變化，如果有沖淤變化，還應(yīng)進(jìn) 行基礎(chǔ)的局部沖刷計(jì)算，按沖刷后的情況進(jìn)行基礎(chǔ)安全校核。a .地腳螺栓設(shè)計(jì)式中：M為鋼塔所受彎矩，單位：kgm; d為螺孔分布圓直徑，單位:mm式中：P為每個(gè)螺栓所受拉力，單位：kg ； > =1100kg/m2,為許用應(yīng)力；m=0.65 ,為 工作條件系數(shù)。As =式中：h4R站s為地腳螺栓埋深；R粘為鋼與儉粘著強(qiáng)度。b .基礎(chǔ)設(shè)計(jì)M二時(shí)式中：M為基礎(chǔ)所受彎矩；W為基礎(chǔ)抗彎截面模量注意事項(xiàng)1、安裝換能器時(shí)，其表平面必須盡量調(diào)整到水平向上，便于聲波的垂直發(fā)射和接收；2、安裝換能器時(shí)盡量滿足能測(cè)量最低水位，同時(shí)顧及到超聲波有一定的測(cè)量盲區(qū) （從聲 換能器表面向上一段距離無法測(cè)量）的原理特性，量程在10m以內(nèi)的儀器盲區(qū)約為20c