在污水測(cè)量中各種不同的技術(shù)條件下的選型說明

如何根據(jù)不同的測(cè)量現(xiàn)場需要選擇不同類型的流量計(jì)也是非常有考究的，選型技術(shù)工程師必須對(duì)于本廠所沒的污水類型及其它相關(guān)數(shù)據(jù)作一個(gè)通盤的考慮才能予以確定。本文就是針對(duì)于在污水測(cè)量中各種不同的技術(shù)條件下的選型說明。
在工業(yè)性和生活性的污水凈化處理中，需要對(duì)于生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的污水流量做到實(shí)時(shí)的監(jiān)控與監(jiān)測(cè)，流量數(shù)據(jù)不僅關(guān)系到生產(chǎn)能否穩(wěn)定進(jìn)行，也是對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)效率高低的評(píng)價(jià)給予數(shù)據(jù)支持。為了做到這一點(diǎn)，就需要用到大量的流量計(jì)。如何根據(jù)不同的測(cè)量現(xiàn)場需要選擇不同類型的流量計(jì)也是非常有考究的，選型技術(shù)工程師必須對(duì)于本廠所沒的污水類型及其它相關(guān)數(shù)據(jù)作一個(gè)通盤的考慮才能予以確定。本文就是針對(duì)于在污水測(cè)量中各種不同的技術(shù)條件下的選型說明。
一、堰式流量計(jì)和槽式流量計(jì)
給/排水道若為敞開渠道，具有自由表面自然流，或是一些排水道和下水管渠，雖不敞開，但是在非受壓、非滿水狀態(tài)下流動(dòng)，實(shí)際上都屬于明渠，可以采用堰式流量計(jì)和槽式流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。
其優(yōu)點(diǎn)是:測(cè)量精確度較高，可靠性好，對(duì)液體無特殊要求。槽式流量計(jì)所在的水中固態(tài)物質(zhì)幾乎不沉淀且隨水流排出，堰式流量計(jì)所在渠道要截流但檢測(cè)元件結(jié)構(gòu)較簡單，直管段要求較短，槽式流量計(jì)水位抬高比堰式流量計(jì)小，適用于不允許有大落差的渠道等。而其缺點(diǎn)在于:水頭損失大，不能用于接近平坦地面的渠道，堰式流量計(jì)上游直管段比槽式流量計(jì)長，堰上游易堆積固形物，要定期清理，槽式流量計(jì)所在渠道一段要裝入槽但檢測(cè)件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜等。
堰式流量計(jì)的測(cè)流槽有直角三角堰(60°或90°)、矩形堰及等寬堰等。槽式流量計(jì)測(cè)流槽有多種形式，主要有矩形明渠的P槽(常用)及圓形明渠的PB槽等。堰式流量計(jì)和槽式流量計(jì)都是用液位計(jì)來間接進(jìn)行流量測(cè)量，因此均需配用非接觸超聲式液位計(jì)來連續(xù)測(cè)量液位，并按照制定的流量同液位的關(guān)系計(jì)算流量值，例如某一種超聲式液位計(jì)與三角堰配用流量計(jì)量精度可達(dá)±(1.00～3.00)%×FS，與矩形堰配用流量計(jì)量精度可達(dá)±(1.00～5.00)%×FS，與巴歇爾槽(即P槽)配用流量計(jì)量精度可達(dá)±(3.00～4.00)%×FS。注意，為保證超聲式液位計(jì)的正常使用，測(cè)量點(diǎn)必須避免表面有大量泡沫。
二、流速－水位流量計(jì)
流速－水位流量計(jì)實(shí)際是液位計(jì)(常采用壓力式、靜壓式和超聲波液位計(jì))和流量計(jì)(常采用時(shí)間差法超聲波流量計(jì)、多普勒超聲波流量計(jì)和污水流量計(jì))的組合，它也屬于明渠流量計(jì)，常被置于矩形明渠中，使用液位計(jì)來測(cè)液位(因矩形明渠寬度已知?jiǎng)t流通面積可知)，使用流量計(jì)來測(cè)流速(使用時(shí)間差法超聲波流量計(jì)測(cè)的是線平均流速，多普勒超聲波流量計(jì)測(cè)的是測(cè)量點(diǎn)流速或局部小面積平均流速)，兩者相乘便可得到流量值。從一般意義上講，污水處理裝置入口待處理污水較為渾濁，壓力式或靜壓式液位計(jì)故障率較高，多普勒超聲波流量計(jì)較為適用;污水處理裝置出口凈化后污水較為清澈，靜壓式液位計(jì)和時(shí)間差法超聲波流量計(jì)較為適用;污水流量計(jì)測(cè)流速均能適用(從一定意義上說就是非滿管污水流量計(jì))。其優(yōu)點(diǎn)是:水頭損失小，測(cè)量范圍寬，可測(cè)逆向流，水中固態(tài)物質(zhì)幾乎不沉淀且隨水流排出，不必改動(dòng)渠道。其缺點(diǎn)是上/下游直管段要有足夠長的直渠渠道，上游直管段比堰式流量計(jì)和槽式流量計(jì)長。
三、污水流量計(jì)
污水流量計(jì)是測(cè)量導(dǎo)電性流體理想的體積流量計(jì)，因此它適用于污水流量的計(jì)量，從污水經(jīng)沉淀濃縮后進(jìn)入離心脫水機(jī)，離心脫水機(jī)入口污泥流量計(jì)采用污水流量計(jì)就能得到很好的證明，從這個(gè)意義上說，污水流量計(jì)屬于萬能流量計(jì)。
其優(yōu)點(diǎn)是:傳感器安裝處管道為光滑直管、無阻塞、無磨損、壓損小，無可動(dòng)部件，可靠性高，長期穩(wěn)定性好，免維護(hù);測(cè)量范圍大，保證精度的測(cè)量范圍一般可達(dá)40∶1;對(duì)流體狀況要求不高，對(duì)前/后直管段要求低(如前5D后2D);精度高可達(dá)±0.20%×FS;口徑范圍大(DN1～DN3000mm);可測(cè)正/反方向流量;與流體接觸的電*和內(nèi)襯材料有多種選擇;響應(yīng)速度可達(dá)10ms;可自清洗等。
其缺點(diǎn)是:有小電導(dǎo)率的限制;磨損和結(jié)垢會(huì)影響測(cè)量精度;流體需要充滿管道(也有不滿管型污水流量計(jì)，但精度較低);大口徑產(chǎn)品價(jià)格高，口徑越大價(jià)格越高。
污水流量計(jì)按激磁方式可分為直流激磁(目前已不采用)、交流激磁(工頻50Hz)及低頻矩形波激磁(主流產(chǎn)品)等;按安裝連接方式分法蘭連接(帶測(cè)量管法蘭式或?qū)A式)、螺紋連接及插入式等;按結(jié)構(gòu)形式分為一體型及分體型等;按介質(zhì)狀態(tài)分為滿管型和不滿管型。交流激磁的優(yōu)點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度大、信噪比高且適用于雙向介質(zhì)等;缺點(diǎn)是容易引進(jìn)工頻干擾、容易產(chǎn)生噪聲(比如液體中渦電流與流量信號(hào)同相位噪聲、電*污染形成噪聲及相位移動(dòng)噪聲等)及零點(diǎn)漂移大等。
污水流量計(jì)選用要點(diǎn)*先是精度選擇，滿管型±(0.50～2.00)×FS級(jí)，不滿管型±(1.50～2.00)×FS級(jí)，插入型±(2.00～4.00)×FS級(jí);其次是流速選擇，流速范圍0.5～10.0m/s，注意易粘附、沉積且結(jié)垢的應(yīng)大于2m/s，含顆粒介質(zhì)的應(yīng)小于3m/s。
大口徑污水流量計(jì)價(jià)格較貴，解決方案是選用插入式流量計(jì)(價(jià)格基本不隨管徑而改變)，其優(yōu)點(diǎn)在于重量輕、壓損小、易于安裝和維修，其所測(cè)流速下限無限制、阻塞影響可忽略，只是誤差較大。大口徑污水管路由于流速普遍較低，泥沙及污垢等容易在探頭表面沉積，因此常配有球閥，實(shí)現(xiàn)在不斷流情況下可以拆下探頭進(jìn)行維護(hù)和檢查。插入式污水流量計(jì)探頭一般位于管道中的特定位置(一般為管道內(nèi)徑的1/8處，即管道平均流速之處)，測(cè)量該處局部流速，然后根據(jù)管道內(nèi)流速分布及傳感器的幾何尺寸等推算出流量，不過前/后直管段要求比普通污水流量計(jì)要高(如前10D、后5D)，另外管道中必須充滿液體，為防止液體中的氣體在管道中積聚，應(yīng)在管道高點(diǎn)安裝排氣閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣或人工定期排氣。
四、超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)的換能器可以不直接接觸污水。其按測(cè)量原理有傳播時(shí)間法(時(shí)間差法等)、多普勒效應(yīng)法及其他方法等，其中時(shí)間差法和多普勒效應(yīng)法采用較多;按安裝方式可分為移動(dòng)安裝(外夾式換能器)和固定安裝(帶測(cè)量管或在線安裝式換能器);按聲道數(shù)分單聲道和多聲道。其優(yōu)點(diǎn)是在于無阻力損失、流量下限低及適用于大型管道等。缺點(diǎn)是只能用于清潔的介質(zhì)、不能用于小口徑測(cè)量及多聲道且價(jià)格昂貴等。同時(shí)，該流量計(jì)精確度差別很大，在時(shí)間差法超聲波流量計(jì)中，大管徑帶測(cè)量管多聲道超聲波流量計(jì)的精確度高，達(dá)±(0.50～1.00)×FS，有的高達(dá)±0.15%×FS，但對(duì)安裝要求*高，必須在專業(yè)人員的指導(dǎo)下精確安裝，能夠在線安裝，多普勒超聲波流量計(jì)的精度達(dá)±(3.00～10.00)%×FS，當(dāng)固體含量基本不變時(shí)，可達(dá)±(0.50～3.00)%×FS。
時(shí)間差法超聲波流量計(jì)主要用來測(cè)量潔凈的流體流量，此外還可以測(cè)量固體雜質(zhì)含量不高(一般固體顆粒含量小于10g/L，顆粒直徑小于1mm)的均勻流體，但不能測(cè)量含有影響超聲波傳播的連續(xù)混入氣泡、固體顆粒含量較高或固體顆粒直徑較大的流體流量。因此，被測(cè)介質(zhì)中固體顆粒雜質(zhì)含量或固體顆粒直徑都應(yīng)有上限，具體為:被測(cè)介質(zhì)里氣泡含量不能超過5%;濁度不能超過5000mg/L，固體含量大于10%不推薦使用;不能有連續(xù)的大量絮狀懸浮物;若含有大量泥沙等顆粒狀物時(shí)，其顆粒直徑不能大于3mm;介質(zhì)不應(yīng)在管壁內(nèi)產(chǎn)生大量結(jié)晶物。多普勒法超聲波流量計(jì)依靠污水中固體顆粒雜質(zhì)的反射來測(cè)量污水流速，因此適用于固體顆粒雜質(zhì)含量較多或固體顆粒直徑較大的臟水或漿體，如城市污水、污泥及雜質(zhì)含量穩(wěn)定的工廠過程液等，而且可以測(cè)量連續(xù)混入氣泡的液體，被測(cè)介質(zhì)中必須含有一定數(shù)量的散射體(顆粒或氣泡)，否則儀表不能正常工作。需要注意的是，被測(cè)介質(zhì)中固體顆粒雜質(zhì)含量或固體顆粒直徑都應(yīng)有下限。
五、差壓式流量計(jì)
污水流量計(jì)量還保留了部分孔板流量計(jì)，而新上裝置已基本不選。其優(yōu)點(diǎn)是:制作簡單、性能穩(wěn)定、對(duì)振動(dòng)不敏感及抗干擾能力較強(qiáng)等。其缺點(diǎn)是:計(jì)量精度屬于中等水平、范圍度較窄、壓力損失大、安裝要求較高、泄漏點(diǎn)多、導(dǎo)壓管易被污水中的固體顆粒等雜物堵塞(有時(shí)被迫采用隔離措施)及維護(hù)量較大等。
六、污水流量計(jì)量儀表選型建議
用敞開渠道輸送的污水流量可用堰式流量計(jì)、槽式流量計(jì)及流速－水位流量計(jì)等來計(jì)量，其精度均可以滿足計(jì)量要求。對(duì)于要求水頭損失較小的應(yīng)選用流速－水位流量計(jì)，不過應(yīng)對(duì)不同水質(zhì)選擇合適的液位計(jì)和流量計(jì)組合來構(gòu)成流速－水位流量計(jì)。對(duì)于允許水頭損失大的可以選用堰式流量計(jì)或槽式流量計(jì)，其中造價(jià)較為便宜、允許有較大落差和可以定期清理上游側(cè)固態(tài)沉積物的可選用堰式流量計(jì)，反之則選型槽式流量計(jì)，但選用槽式流量計(jì)時(shí)應(yīng)防止淹沒流和逆向流。用管道輸送的污水流量可用污水流量計(jì)或超聲波流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，但要注意測(cè)量管、電*及換能器等的清洗。一般來說，管徑不大于200mm時(shí)超聲波流量計(jì)比污水流量計(jì)貴，可選用污水流量計(jì)，而管徑不小于250mm時(shí)超聲波流量計(jì)比污水流量計(jì)便宜，可選用超聲流量計(jì)。注意，不必追求過高性能而選用多聲道超聲波流量計(jì)(比如單聲道超聲波流量計(jì))。從性能上來說，時(shí)間差法超聲波流量計(jì)和多普勒法超聲波流量計(jì)對(duì)于固體顆粒雜質(zhì)含量或固體顆粒直徑在一定范圍內(nèi)的污水流量均能計(jì)量(即它們的適用范圍有一定重合區(qū)域)，但低于或超出該范圍就只能分別選用時(shí)間差法超聲波流量計(jì)或多普勒法超聲波流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。從這個(gè)意義上說，全面掌握被測(cè)污水的介質(zhì)情況是儀表選型的關(guān)鍵，當(dāng)無法確認(rèn)被測(cè)污水的介質(zhì)情況時(shí)應(yīng)盡量選用污水流量計(jì)，但應(yīng)注意多普勒法超聲波流量計(jì)精度較低;另外在大管道上可選用插入式污水流量計(jì)、可移動(dòng)安裝(外夾式換能器)、固定安裝(在線安裝式換能器)式超聲波流量計(jì)，精度完全滿足計(jì)量要求，但應(yīng)優(yōu)先選用插入式污水流量計(jì)或可移動(dòng)安裝(外夾式換能器)式超聲波流量計(jì);由于差壓式流量計(jì)安裝要求較高、泄漏點(diǎn)多、導(dǎo)壓管易被污水中的固體顆粒等雜物堵塞且維護(hù)量較大，因此在污水流量測(cè)量時(shí)盡量不選用。
污水處理系統(tǒng)中流量測(cè)量儀表的選型是一項(xiàng)難題，筆者介紹了4種污水測(cè)量儀表特點(diǎn)選型要點(diǎn)，通過了解這幾類測(cè)量儀表的性能，根據(jù)工藝生產(chǎn)需要選用合適的測(cè)量儀表，使污水流量的測(cè)量和控制滿足了精確度和可靠性的要求。 

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