在污水處理系統測量中各種流量計的選型說(shuō)明

如何根據不同的測量現場(chǎng)需要選擇不同類(lèi)型的流量計也是非常有考究的，選型技術(shù)工程師必須對于本廠(chǎng)所沒(méi)的污水類(lèi)型及其它相關(guān)數據作一個(gè)通盤(pán)的考慮才能予以確定。本文就是針對于在污水測量中各種不同的技術(shù)條件下的選型說(shuō)明。
在工業(yè)性和生活性的污水凈化處理中，需要對于生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節的污水流量做到實(shí)時(shí)的監控與監測，流量數據不僅關(guān)系到生產(chǎn)能否穩定進(jìn)行，也是對于企業(yè)生產(chǎn)效率高低的評價(jià)給予數據支持。為了做到這一點(diǎn)，就需要用到大量的流量計。如何根據不同的測量現場(chǎng)需要選擇不同類(lèi)型的流量計也是非常有考究的，選型技術(shù)工程師必須對于本廠(chǎng)所沒(méi)的污水類(lèi)型及其它相關(guān)數據作一個(gè)通盤(pán)的考慮才能予以確定。本文就是針對于在污水測量中各種不同的技術(shù)條件下的選型說(shuō)明。
一、堰式流量計和槽式流量計
給/排水道若為敞開(kāi)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(kāi)，但是在非受壓、非滿(mǎn)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和槽式流量計進(jìn)行計量。
其優(yōu)點(diǎn)是：測量精確度較高，可靠性好，對液體無(wú)特殊要求。槽式流量計所在的水中固態(tài)物質(zhì)幾乎不沉淀且隨水流排出，堰式流量計所在渠道要截流但檢測元件結構較簡(jiǎn)單，直管段要求較短，槽式流量計水位抬高比堰式流量計小，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，堰式流量計上游直管段比槽式流量計長(cháng)，堰上游易堆積固形物，要定期清理，槽式流量計所在渠道一段要裝入槽但檢測件結構較復雜等。
堰式流量計的測流槽有直角三角堰(60°或90°)、矩形堰及等寬堰等。槽式流量計測流槽有多種形式，主要有矩形明渠的P槽(常用)及圓形明渠的PB槽等。堰式流量計和槽式流量計都是用液位計來(lái)間接進(jìn)行流量測量，因此均需配用非接觸超聲式液位計來(lái)連續測量液位，并按照制定的流量同液位的關(guān)系計算流量值，例如某一種超聲式液位計與三角堰配用流量計量精度可達±(1.00～3.00)%×FS，與矩形堰配用流量計量精度可達±(1.00～5.00)%×FS，與巴歇爾槽(即P槽)配用流量計量精度可達±(3.00～4.00)%×FS。注意，為保證超聲式液位計的正常使用，測量點(diǎn)必須避免表面有大量泡沫。
二、流速-水位流量計
流速－水位流量計實(shí)際是液位計(常采用壓力式、靜壓式和超聲波液位計)和流量計(常采用時(shí)間差法超聲波流量計、多普勒超聲波流量計和污水流量計)的組合，它也屬于明渠流量計，常被置于矩形明渠中，使用液位計來(lái)測液位(因矩形明渠寬度已知則流通面積可知)，使用流量計來(lái)測流速(使用時(shí)間差法超聲波流量計測的是線(xiàn)平均流速，多普勒超聲波流量計測的是測量點(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故障率較高，多普勒超聲波流量計較為適用;污水處理裝置出口凈化后污水較為清澈，靜壓式液位計和時(shí)間差法超聲波流量計較為適用;污水流量計測流速均能適用(從一定意義上說(shuō)就是非滿(mǎn)管污水流量計)。其優(yōu)點(diǎn)是:水頭損失小，測量范圍寬，可測逆向流，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(cháng)的直渠渠道，上游直管段比堰式流量計和槽式流量計長(cháng)。
三、污水流量計
污水流量計是測量導電性流體理想的體積流量計，因此它適用于污水流量的計量，從污水經(jīng)沉淀濃縮后進(jìn)入離心脫水機，離心脫水機入口污泥流量計采用污水流量計就能得到很好的證明，從這個(gè)意義上說(shuō)，污水流量計屬于萬(wàn)能流量計。
其優(yōu)點(diǎn)是：傳感器安裝處管道為光滑直管、無(wú)阻塞、無(wú)磨損、壓損小，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(cháng)期穩定性好，免維護；測量范圍大，保證精度的測量范圍一般可達40∶1；對流體狀況要求不高，對前/后直管段要求低(如前5D后2D)；精度高可達±0.20%×FS；口徑范圍大(DN1～DN3000mm)；可測正/反方向流量；與流體接觸的電極和內襯材料有多種選擇；響應速度可達10ms；可自清洗等。
其缺點(diǎn)是：有小電導率的限制；磨損和結垢會(huì )影響測量精度；流體需要充滿(mǎn)管道(也有不滿(mǎn)管型污水流量計，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(帶測量管法蘭式或對夾式)、螺紋連接及插入式等；按結構形式分為一體型及分體型等；按介質(zhì)狀態(tài)分為滿(mǎn)管型和不滿(mǎn)管型。交流激磁的優(yōu)點(diǎn)是磁感應強度大、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同相位噪聲、電極污染形成噪聲及相位移動(dòng)噪聲等)及零點(diǎn)漂移大等。
污水流量計選用要點(diǎn)首先是精度選擇，滿(mǎn)管型±(0.50～2.00)×FS級，不滿(mǎn)管型±(1.50～2.00)×FS級，插入型±(2.00～4.00)×FS級;其次是流速選擇，流速范圍0.5～10.0m/s，注意易粘附、沉積且結垢的應大于2m/s，含顆粒介質(zhì)的應小于3m/s。
大口徑污水流量計價(jià)格較貴，解決方案是選用插入式流量計(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，其所測流速下限無(wú)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)現在不斷流情況下可以拆下探頭進(jìn)行維護和檢查。插入式污水流量計探頭一般位于管道中的特定位置(一般為管道內徑的1/8處，即管道平均流速之處)，測量該處局部流速，然后根據管道內流速分布及傳感器的幾何尺寸等推算出流量，不過(guò)前/后直管段要求比普通污水流量計要高(如前10D、后5D)，另外管道中必須充滿(mǎn)液體，為防止液體中的氣體在管道中積聚，應在管道高點(diǎn)安裝排氣閥，實(shí)現自動(dòng)排氣或人工定期排氣。
四、超聲波流量計
超聲波流量計的換能器可以不直接接觸污水。其按測量原理有傳播時(shí)間法(時(shí)間差法等)、多普勒效應法及其他方法等，其中時(shí)間差法和多普勒效應法采用較多;按安裝方式可分為移動(dòng)安裝(外夾式換能器)和固定安裝(帶測量管或在線(xiàn)安裝式換能器);按聲道數分單聲道和多聲道。其優(yōu)點(diǎn)是在于無(wú)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)、不能用于小口徑測量及多聲道且價(jià)格昂貴等。同時(shí)，該流量計精確度差別很大，在時(shí)間差法超聲波流量計中，大管徑帶測量管多聲道超聲波流量計的精確度高，達±(0.50～1.00)%×FS，有的高達±0.15%×FS，但對安裝要求極高，必須在專(zhuān)業(yè)人員的指導下精確安裝，能夠在線(xiàn)安裝，多普勒超聲波流量計的精度達±(3.00～10.00)%×FS，當固體含量基本不變時(shí)，可達±(0.50～3.00)%×FS。
時(shí)間差法超聲波流量計主要用來(lái)測量潔凈的流體流量，此外還可以測量固體雜質(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，但不能測量含有影響超聲波傳播的連續混入氣泡、固體顆粒含量較高或固體顆粒直徑較大的流體流量。因此，被測介質(zhì)中固體顆粒雜質(zhì)含量或固體顆粒直徑都應有上限，具體為：被測介質(zhì)里氣泡含量不能超過(guò)5%；濁度不能超過(guò)5000mg/L，固體含量大于10%不推薦使用；不能有連續的大量絮狀懸浮物；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)不應在管壁內產(chǎn)生大量結晶物。多普勒法超聲波流量計依靠污水中固體顆粒雜質(zhì)的反射來(lái)測量污水流速，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)含量穩定的工廠(chǎng)過(guò)程液等，而且可以測量連續混入氣泡的液體，被測介質(zhì)中必須含有一定數量的散射體(顆?；驓馀?，否則儀表不能正常工作。需要注意的是，被測介質(zhì)中固體顆粒雜質(zhì)含量或固體顆粒直徑都應有下限。
五、差壓式流量計
污水流量計量還保留了部分孔板流量計，而新上裝置已基本不選。其優(yōu)點(diǎn)是：制作簡(jiǎn)單、性能穩定、對振動(dòng)不敏感及抗干擾能力較強等。其缺點(diǎn)是：計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)及維護量較大等。
六、污水流量計量?jì)x表選型建議
用敞開(kāi)渠道輸送的污水流量可用堰式流量計、槽式流量計及流速-水位流量計等來(lái)計量，其精度均可以滿(mǎn)足計量要求。對于要求水頭損失較小的應選用流速-水位流量計，不過(guò)應對不同水質(zhì)選擇合適的液位計和流量計組合來(lái)構成流速-水位流量計。對于允許水頭損失大的可以選用堰式流量計或槽式流量計，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固態(tài)沉積物的可選用堰式流量計，反之則選型槽式流量計，但選用槽式流量計時(shí)應防止淹沒(méi)流和逆向流。用管道輸送的污水流量可用污水流量計或超聲波流量計進(jìn)行計量，但要注意測量管、電極及換能器等的清洗。一般來(lái)說(shuō)，管徑不大于200mm時(shí)超聲波流量計比污水流量計貴，可選用污水流量計，而管徑不小于250mm時(shí)超聲波流量計比污水流量計便宜，可選用超聲流量計。注意，不必追求過(guò)高性能而選用多聲道超聲波流量計(比如單聲道超聲波流量計)。從性能上來(lái)說(shuō)，時(shí)間差法超聲波流量計和多普勒法超聲波流量計對于固體顆粒雜質(zhì)含量或固體顆粒直徑在一定范圍內的污水流量均能計量(即它們的適用范圍有一定重合區域)，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或多普勒法超聲波流量計進(jìn)行計量。從這個(gè)意義上說(shuō)，全面掌握被測污水的介質(zhì)情況是儀表選型的關(guān)鍵，當無(wú)法確認被測污水的介質(zhì)情況時(shí)應盡量選用污水流量計，但應注意多普勒法超聲波流量計精度較低;另外在大管道上可選用插入式污水流量計、可移動(dòng)安裝(外夾式換能器)、固定安裝(在線(xiàn)安裝式換能器)式超聲波流量計，精度完全滿(mǎn)足計量要求，但應優(yōu)先選用插入式污水流量計或可移動(dòng)安裝(外夾式換能器)式超聲波流量計；由于差壓式流量計安裝要求較高、泄漏點(diǎn)多、導壓管易被污水中的固體顆粒等雜物堵塞且維護量較大，因此在污水流量測量時(shí)盡量不選用。
污水處理系統中流量測量?jì)x表的選型是一項難題，筆者介紹了4種污水測量?jì)x表特點(diǎn)選型要點(diǎn)，通過(guò)了解這幾類(lèi)測量?jì)x表的性能，根據工藝生產(chǎn)需要選用合適的測量?jì)x表，使污水流量的測量和控制滿(mǎn)足了精確度和可靠性的要求。

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