AG2.0蒸发器的基本原理和故障排查

2016-04-14王淑张振顺

地球 2016年8期

关键词：蒸发量换水蒸发器

■王淑张振顺

（1福建省霞浦县气象局福建宁德355199；2福建省三沙气象台福建宁德355101）

AG2.0蒸发器的基本原理和故障排查

■王淑1张振顺2

（1福建省霞浦县气象局福建宁德355199；2福建省三沙气象台福建宁德355101）

2015年1月1日，我站DZZ5型自动气象站正式投入运行。与之前的CAWS600BS型自动气象站相比较，新型站增加了三种新型自动观测仪器，其中蒸发观测采用了AG2.0型超声波蒸发器。新仪器投入运行后，蒸发实现了24小时连续自动观测，减轻了观测人员的劳动强度，观测数据更为客观、准确。本文主要对AG2.0蒸发器的基本原理、日常维护和故障排除方法进行介绍，为基层台站的地面观测工作提供些许参考。

DZZ5超声波蒸发器日常维护故障排查

1　AG2.0型超声波蒸发器基本原理

AG2.0型超声波蒸发器整体由E601-B蒸发桶、超声波传感器、不锈钢测量筒、小百叶箱以及铝塑管等附件组成（如图1）。通过在地面上安置一个小百叶箱，为超声波传感器和测量筒的安装提供空间，减少温度波动对超声传感器测量的影响；同时小百叶箱的增加方便了工作空间温度的测量，用于补偿环境温度变化引起声速的误差。测量筒和E601-B蒸发桶间由铝塑管组成连通器方式测量水位高度，较大程度上消除水位波动。原来蒸发传感器直接安装在蒸发桶内，很容易受到辐射、风、温度等的影响，水位容易受到影响，波动比较大，不利于观测数据的准确性和可靠性。

超声波测距原理是通过超声波发射器和接收器来实现的（示意图如图2）。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。假定超声波在空气中的传播速度为v，而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即:S=V*△t/2。同时考虑到声速对气温的影响较为敏感，在组件中配置Pt-100温度感应器，对温度的影响进行校正，以保证有效使用范围内的测量精度。

AG2.0超声蒸发器的测量范围为0-100mm，分辨率0.1mm，测量准确度±1.5%（0--+50℃），直流供电电压为12伏左右。

2　蒸发器的日常维护

（1）蒸发器用水的要求：按照地面气象观测规范的要求，应尽可能用代表当地自然水体（江、河、湖）的水。在取自然水有困难的地区，也可使用饮用水。器内水要保持清洁，水面无漂浮物，水中无小虫及悬浮污物，无青苔，水色无显著改变。

（2）一般每月换一次水，换水时应清洗蒸发桶，测量桶及连通管，换入水的温度应与原有水的温度相接近。应当在一小时内完成换水过程，避免跨小时换水，造成几个小时的蒸发缺测，影响日蒸发量。

（3）每年应定期检查蒸发桶、管道等的渗漏情况等；如果发现有渗水，应立即进行处理。

（4）冬季应注意观察水面是否结冰时，如果结冰该仪器不观测，应将传感器取下，妥善保管；解冻后再重新安装使用。蒸发观测按相关的业务规定处理。

（5）加水最好使用水管连续往蒸发桶内注水，当水面基本淹过蒸发桶连通器上水位后，可以从测量筒中往里面加水，排除气泡后再正常往蒸发桶内注水。加水时要缓慢或平稳地加，避免一大桶水哗地一下就倒入。

（6）在日常使用仪器的过程中，值班员应当注意蒸发水位，应尽量使水位处于传感器的刻度线的中间，以免水位超出传感器的测量范围，而造成数据的不准确，水位过高或过低应及时舀出或加水。当预测未来有较大降水过程时，为了保证蒸发桶水不发生溢出，应及时将蒸发桶内的水舀出。发现蒸发量有明显异常或错误的，应查找原因及时处理解决。

3　常见故障排查

3.1强降水后蒸发异常

强降水后小时蒸发量为0.6mm-0.8mm，甚至更大，根据实际天气状况可判定为蒸发异常。造成异常的原因是雨量筒和E601-B蒸发桶的承水面积差异较大（面积比约1：10），又安装在观测场的不同位置，强降水时实际二者各自承接的雨量相差较大，从而计算出的蒸发量明显偏大。实际上，降水时空气的湿度一般都在90-100%，蒸发量很小，按有关业务规定，小时蒸发量按0毫米处理。

3.2大风引起的蒸发异常

夏季台风影响时，常出现长时间的大风。容易将蒸发桶的水刮出，造成蒸发明显偏大而失真，这时小时蒸发量按缺测处理。如果连续二小时以上出现缺测，则日蒸发量也作缺测处理。

3.3蒸发桶换水清洁后蒸发量异常

在蒸发换水清洁后几个小时内，小时蒸发量明显偏小。这时应检查连接蒸发桶到超声波测量桶之间的铝塑管是否有异物堵住，或者铝塑管中有无气泡。检查是否堵塞的方法是用一根电工用的穿线钢丝，从测量筒直接穿入至蒸发桶，确保畅通即可。检查连通管中是否有气泡的方法：利用雨量杯倒入30毫米水到桶中，延时约10分钟待水位稳定后，从SMO软件中查询蒸发水位是否上升3毫米。如果读数偏小，说明管中有气泡，用本文2.5节中所述的方法将管中气泡排除，蒸发测量就能恢复正常了。

3.4供电异常引起的蒸发故障

小时蒸发量几个小时连续为0毫米，根据当时天气状况判断确定有误。清洗蒸发桶及连通管道后重新加水，小时蒸发还是为0。通过SMO查询蒸发水位也一直无变化。拆开蒸发测量筒的接线盒，用万用表直流档位测各个接线的直流电压，分别测量红、绿、蓝色端子对地电压，红色对地始终只有6.5伏，怀疑直流供电有问题，用新电缆更换后，恢复正常。