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污水流量测量环节对于流量计特点分析与选用研究

来源:作者:发表时间:2017-07-22 14:37:01

摘 要:在实际工作中,为了确保相关效益的取得和工作质量的提高,需要技术人员加强对污水流量的测量,提高其控制精确度和可靠性。基于此,简要分析和探讨了各种类型流量计的选型设计,以期为日后的相关工作提供参考。

 
       在园区污水流量计的泵送改造项目和净水厂污水流量计的安装选型的过程中,笔者作为专业负责人,对流量计的选型和使用有些感悟。基于此,本文主要分析了常见的几种污水流量计的工作原理,以及其安装使用过程中出现的问题,并具体分析和阐释了选型设计和处理工艺的相关内容。
 
1 电磁流量计选型设计
       电磁流量计研发于 20 世纪中叶,并于七八十年代在工业生产过程中被广泛运用。其运行原理是基于法拉第电磁感应定律,即被测介质垂直于磁力线方向流动,因而在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生感应电动势。感应电动势与被测介质流之间是正比例关系,利用流速和管道截面积可以得出瞬时流量。水中的电导率是电磁流量计能够正常工作的前提之一,污水中含有大量的杂质和盐分,具有一定的电导率,所以,电磁流量计可以用于污水测量。而对于纯净水,则无法利用电磁流量计测量。电磁流量计的使用优势在于精度高、测量稳定、适用范围广,可以根据介质选择电极和内衬,在恶劣介质中也可用于完成测量工作;缺点是容易受到电磁波的干扰,管径越大,价格就越昂贵,而且大管径电磁流量计拆装不容易,检修困难。
 
2 超声波流量计
       超声波流量计的工作原理是,借助时差式测量原理,通过一对超声波探头发射信号穿过中间介质到达另一侧管壁,被另一个探头接收到,另一侧探头同样发射信号被第一个探头接收到。在这个过程中,由于信号的输送时间受介质流速的影响,所以,存在一定的时间差。基于此,超声波流量计借助相关公式计算出了相应的流量值。
 
       一般而言,超声波流量计可分为外夹式和插入式 2 种。随着技术的不断更新、升级,超声波流量计由单声路发展到多声路,目前,常用的是 8 声路超声波流量计,其精度可达到电磁流量计的程度,可以克服安装条件较差的问题。如果流量计前的直管段长度达不到安装要求,可安装多声路超声波流量计。超声波流量计具有数据自动存储、测量精度高、全中文显示、操作灵活、携带方便等优点。与电磁流量计相比,在大管径上安装超声波流量计(特别是在 1 m 以上的大管径)有明显的优势,而且施工难度不大,成本相对低,维护方便。目前,我司已安装了 2 台 8 声道超声波流量计,运行非常稳定。但是,超声波流量计的缺点在于插入式超声波换能器的安装会受到介质成分的影响,适用范围受到局限;换能器在使用过程中会老化,影响测量信号强度,降低测量精度;当被测介质中杂质或气泡多时,也会出现无法测量的情况。在实际运用中,园区有 2 个厂家安装了超声波流量计。受安装条件的限制,流量计安装在泵出口 2 m 不到的地方,泵启动后,流量计的信号强度降为 0,泵停止时,信号强度为 100.由此可以看出,超声波流量计受介质中气泡的影响很大,气泡多则无法正常使用。外夹式的超声波流量计携带和安装方便,计量检测单位常常作为标准计量器具(一般为进口产品)在现场进行流量比对工作,但受换能器与管道之间耦合材料耐温程度的限制,高温下被测流体传声速度的原始数据不全,以及换能器功率强度的影响,容易导致流量计无法正常工作。如果长期在现场安装使用,发生故障的概率更大,因此,需定期更换流量计耦合剂,并紧固管外壁上的换能器。这种外夹式的超声波流量计我司已不考虑使用。
 
3 明渠流量计
       我国的污水处理厂污水排放方式大部分是自然流下,也就是说,污水在管路内或渠道内的流动是非满管的。以这种非满管状态流动的水路,即具有自由表面的水路,叫做“明渠”。即使在所谓“暗渠”的水路中,由于液体是自然流下的,所以,它也属于明渠流动。对于这样的水路,在测量流量时,不能使用常规有压的满管流量计。被测量的污水含有各种杂质和其他有机化学成分,虽然在污水排放前已经作了净化处理,但是,如果使用与污水介质直接接触的流量计,长时间后,流量计内部难免会出现结垢或被腐蚀的情况,从而影响测量工作的顺利进行。
 
       污水排放,特别是污水处理厂污水排放的计量仪表,是环保部门重点监视的数据之一,它必须具备以下特点:①计量仪表必须是非接触式测量的仪表。污水大都含有各种各样的污垢和有腐蚀性的物质,只有非接触测量,才能避免介质受物理性质和化学性质的影响,从而保证测量精度和连惯性。②检测件必须夹装在管道外部,可随意移动到任何地点测量,无需截断管道,计量仪表的量程比宽,线性好,价格适中。③计量仪表功耗低,符合当今仪器仪表小型化的潮流。
 
       超声波明渠流量计是具有上述特点的一种非接触式仪表。明渠流量计的优点在于测量范围大,流量测量不受支流面回水、水中漂浮物泥沙、气泡和水位大幅度变化的影响,且流量传感器会对水流产生阻力,结构简单,体积小,安装方便。将其用于珠三角区域,标准渠道不需要改造,可直接安装,而且安装施工费用低。
 
       巴歇尔槽是一种明渠水堰槽,一般由收缩段、厚喉道段、喉道下有段组成,分为大、小、标准型槽,具有水中固态物质不沉淀,水位抬高落差小的特点,适合在排水沟渠中用于流量的测量。明渠流量计在实际的作业过程中也是依托超声波液位计测量流量的。此外,由于该设备在实际作业过程中能够进行非接触的测量,所以,它可被应用于比较恶劣的环境中。总的来说,巴歇尔槽形状复杂,比堰的价格高,而且为了提高精度,要求量水槽的部分尺寸要准确。另外,在珠江三角区安装巴歇尔槽这类的明渠流量计时,要避开海水潮涨潮落对流量计的影响,保证流量计有足够的落差,保证计量的准确度。它的优点主要有水位损失小(约为堰的 1/4),水中即使有固态物质,也几乎不沉淀,接近流速的影响小,对下流侧的水位影响比较小等,所以,它适用于测量污水处理厂排放的污水流量。
 
4 污水流量计量仪表选型建议
       为了确保污水流量计在实际作业过程中能够充分发挥其自身效益,促进相关工作的开展,作业人员要加强对污水流量计量仪表的科学选型。在公司确定污水流量计量仪表选型前,根据现场实际情况以及对不同流量计的对比,对公司污水流量计选型进行了相关总结:①电磁流量计测量稳定,适用范围广,可测量多种介质,但容易受到电磁波的干扰。随着管径的增大,其价格也会越来越昂贵。②超声波流量计成本比较低,测量精度高,运行稳定,安装、检修方便,价格不会随着管径的增大而越来越高的,但它会因为声路的增多而越来越贵。③明渠流量计测量范围广,流量测量不受介质变化的影响,但其受量水槽尺寸的约束。一般来说,在满足敞开渠道安装条件的情况下,流量数据大,可以通过敞开渠道输送污水流量作业,采用堰式流量计和槽式流量计进行相关操作。在实际测量过程中,这类设备能够满足计量对精确度的要求,而且可以节约能源。它采用的是自流方式输送污水。
 
       此外,在进行管道输送的污水流量计量作业时,需要作业人员加大对电磁流量计(超声波流量计)的运用力度。在使用该设备的过程中,换能器、电极等部件的清洗能够促进计量精确度的提升。此外,为了节约测量成本,当管道直径小于 500 mm时,可以采用电磁流量计作业;当管径大于 500 mm 时,则需要借助超声波流量计作业。要想提高流量计的精度,可以采用多声路流量计(有 4 声路、8 声路等)。
 
5 结束语
       为了进一步促进我国污水处理工作的高效完成,改善我国的生态环境,将绿色、可持续发展理念落实到位,相关部门和人员要加强对污水流量计的运用。基于此,本文分析、探讨了最常见的 3 种流量计的基本情况,即电磁流量计、超声波流量计和明渠流量计。笔者认为,随着相关研究的深入发展和技术的进步,我国污水测量流量计必将获得长足的发展,并以此为基础,促进相关效益的提升,推动我国污水流量监测和处理工作的高效开展。