灌区斗口测流设备自动除泥沙装置研究

作     者：张欣 张健 翟林鹏 梁妙元 姚文才 ZHANG Xin;ZHANG Jian;ZHAI Lin-peng;LIANG Miao-yuan;YAO Wen-cai

作者机构：南京津码智能科技有限公司江苏南京210046 江苏省农村水利科技发展中心江苏南京210029 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2025年第1期

页      面：144-148页

学科分类：08[工学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 

主　　题：测流设备 自动除积 智慧灌区 超声波振动单元 

摘      要：我国西北地区年均降雨量小于400 mm,属于常年灌水区,没有灌溉就没有稳定的产量。其中从引黄灌区引入的水泥沙含量较高,在流速偏低的支渠和斗渠等,会形成泥沙堆积。当泥沙在渠道布设的测流设备和闸门测控系统中堆积到一定程度后,严重影响测流精度和闸门开度的感知。为了解决智慧灌区中对高泥沙含量水质测流设备的有效运用,提高小型渠道流量的精准测量,研究设计了一种超声波振动单元,可安放在斗口测流系统和测控一体化闸门中。该振动单元包括密封盒、金属盖板和线路板,密封盒设有一个顶口,金属盖板盖在密封盒的顶口上,线路板上设有信号接口电路、电源模块、延迟电路、PWM(脉冲宽度调制:Pulse Width Modulation)控制芯片、MOS管电路、漏电保护芯片、变压器电路、匹配电路和超声波换能器。振动单元工作时长和工作间隔受延时芯片控制,可通过控制接口的信号配置,MOSFET晶体管开合由PWM控制芯片控制,超声波频率由PWM频率控制。振动单元的控制集成在测流系统中,由该系统根据现场情况给出控制指令,分为固定和动态两种。该装置可根据泥沙堆积情况,自动开启振动清除堆积泥沙。样机在试验室中进行了实验,得到不同程度泥沙堆积情况下振动除沙的结果,验证了清除堆积泥沙的有效振动时长,并在宁夏现场进行了试用。试验结果表明,随着泥沙累积量的增加,超声波振动时长也会增加,在淤积厚度不超过30 mm时,启动超声波振动装置工作一次(3 min)就能有效清除淤积。