电控技术在悬移质新型量沙器中的应用

厉明排，杨金泉，李 倩

（黄委山东水文水资源局，山东 济南 250100）

电控技术在悬移质新型量沙器中的应用

厉明排，杨金泉，李 倩

（黄委山东水文水资源局，山东 济南 250100）

介绍了将电控技术用于新型量沙器的工作原理、关键技术及主要特点；从量沙器的结构、工作方式、工作效率、工人劳动强度及天气条件等几个方面对新、旧量沙器进行了对比；经过实际应用，效果良好。

量沙器；电控技术；应用

1 问题的提出

黄河水文测站在日常水文测报工作中，悬移质泥沙测取是一项非常重要并且作业频率很高的工作，如今外业取沙无论严寒酷暑均由人工完成，十分辛苦。在以往取沙过程中，量沙一直采用玻璃量杯或自制的简易手持式量沙器，尤其在冬季作业时，工作人员不可避免的与冰冷的河水直接接触，经常出现被冻伤的情况。此外，由于在手持量沙时不容易使沙样在量沙容器中保持水平状态，容易造成水样体积误读或影响读数精度，进而影响最终含沙量的计算成果。因此，有必要研制一种新型量沙器，提升黄河泥沙悬移质含沙量取样分析计算的技术水平。

根据以上问题经反复调研、试验和生产实践过程中的不断改进，成功地将现代电子技术应用到量沙器当中，研制出具有电控防冻、夜间照明等功能的新型量沙器。新型量沙器操作简单、性能稳定，不受昼夜限制，有效减轻了劳动强度，降低了工作风险，提高了量沙读数的准确性和工作效率，在实际工作中发挥了很好的作用。

2 技术原理

新型量沙器电路采用12V直流电源，在测船和吊箱均可使用，安全便捷，不需要单独充电，机器本身可以自充电。

控制水咀采用ZCW内螺纹零压启动通用电磁阀，当水样注入量沙器后，在玻璃管处读数（夜间读数时开启 LED背光灯），读数完毕后作业人员只需用脚轻踩设置在甲板上的脚踏开关，量沙器里面的水样就会流入沙桶，如此往复操作，轻便快捷。在冬季使用时开启 PTC加热装置，电磁阀密封胶垫处的结冰层在30s内就会融化，确保冬季量沙器不结冰、量沙过程顺利见图1。

图1 新型量沙器线路图

3 新旧量沙器对比

旧式量沙器是由铁皮葫芦、铁管或塑料管、漏斗制成，铁皮葫芦容积在 1000m l左右，铁管或塑料管一侧有沙样体积测量刻度，它是沙样容器的一部分，也是沙样体积的测量标尺（图2）。新型量沙器（图 3）由不锈钢漏斗式量沙器、ZCW内螺纹零压启动通用电磁阀、LED灯光（图4、图5）、电子控制系统、防冻温控器、散热风扇、脚踏开关、MZJ-100A直流接触器、安装支架9部分组成。该量沙器取沙人员一人可以完成取沙、倒沙、量沙任务，特别是夜间具有 LED灯光照明，为夜间测沙提供了方便，得到测验人员的普遍赞誉。

图2 旧式量沙器

图3 新型量沙器

图5 量沙器夜间量沙模式

4 关键技术及主要特点

4.1 关键技术

电子技术在量沙器中得到了较好的应用，新型量沙器具有加热防冻功能、夜间照明等功能，关键技术如下。

（1）直流电源电压:初步设计方案使用的是24伏直流电源，调试和维护过程中发现12伏直流电源也完全可以满足量沙器用电需求，并且在市场上配件较多，可有效降低后期运行维护成本。因此，新型量沙器使用了 12伏直流电源提供电能。

（2）温控加热装置:初步设计防冻温控装置采用加热橡胶，但反复试验和实际应用证明PTC加热材料具有热敏、限流、延时等开关特性和无触点、无噪声、使用寿命长的特点，更符合产品要求，因此，新型量沙器中改用了PTC加热材料，并加入了定温断电功能，避免线路因长时间高温加速老化。

4.2 主要特点

（1）漏斗式量沙器全部使用优质不锈钢，漏斗和量筒整体合一，改变了以往白铁制作容易渗漏的弊端；读数视窗采用透明玻璃管代替有机玻璃，使读数更加清晰准确。

（2）电子控制系统采用12V直流电源、ZCW内螺纹零压启动通用电磁阀和脚踏电子控制开关。

（3）防冻温控器加温装置采用 PTC作为加热材料，PTC是一种新型热敏电阻材料，具有热敏、限流、延时等开关特性和无触点、无噪声、使用寿命长的特点，性能稳定，升温迅速，受电源电压波动影响小。当PTC通电发热时，并联在PTC加热电路背面的散热风扇同步开始工作，将热风吹向电磁阀结冰的位置，保证设备正常运转。为了防止温度过高造成线路损坏，在电磁阀舱还装有温控开关，当温度到达90℃时，温控开关将会自动切断加热电源，避免线路因长时间高温加速老化。

（4）支撑杆固定在船体或吊箱的一侧，使用时将其推到适合量沙的位置，使用完毕后可以推回到隐蔽位置，不影响其他工作，安装支架具安有水平器，保证量沙器沙样液面水平。

（5）在读数视窗的玻璃管内加装一组LED背光灯，夜间测验时，打开电源LED灯光会在透视窗前亮起，保证夜间读数清晰。

（6）为了防止作业完毕忘记关闭总电源，在控制箱内装有蜂鸣器，操作结束后蜂鸣器会提醒工作人员关闭总电源。

5 应用情况与结论

量沙是泥沙测验中重要组成部分，其精度直接影响河流悬移质含沙量的大小，山东黄河悬移质泥沙测验的量沙器建国以来在水文职工的实践中一直在不断地改进，目前使用的旧式量沙器迄今为止已经使用了几十年，该量沙器需要2人配合才能完成倒沙量沙过程，沙样体积完全由人工目测读取，其数值精度受人为因素影响严重。研发人员将电控技术用于量沙器，研制出一种具有冬天防冻、夜间照明及水平安装支架功能的新型量沙器，该量沙器只需1人即可完成取、量沙样的任务，较旧式量沙器节省1个人力，同时提高了测验人员的安全性和沙样体积读取精度。

黄河新型量沙器研制成功后，2013年在黄河下游孙口水文站水文测验工作中应用，经2年的实际使用，新型量沙器工作性能稳定、操作简便、调平方便、测量准确、夜间读数清晰，使用以来未发生任何故障，每次取沙都可以节省一个接沙工作人员，有效降低了劳动强度，提高了量沙读数的准确性和工作效率，冬季取沙时可有效避免工作人员发生冻伤、跌滑等不安全现象，实现了水文测验外业沙量器器皿智能化。新型量沙器自动化程度较高，是目前黄河水文悬移质泥沙测验中较好的现场量取泥沙较先进的设备，有较好的实用价值和推广前景。

［1］王仁豹，李耀天.新编简明五金手册［M］.北京出版社，1996.

［2］GB50159-92.河流悬移置泥沙测验规范［S］.

TV149.1

：B

：1008-1305（2015）05-0075-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2015.05.027

厉明排（1967年—），男，工程师。