深井水流量計算環(huán)節(jié)對于流量計特點分析與選型要點
點擊次數(shù)：2900 發(fā)布時間：2021-09-08 00:54:02
在**層面對于污染治理監(jiān)管日嚴格的**，污水處理能否達標已經(jīng)成為污染企業(yè)能夠生存的硬性指標，2015年1月1日《環(huán)保法》實施以來，環(huán)境治理工作在不斷收緊，對于企業(yè)管控的力度也在逐年加強。作為深井水流量計的泵送改造項目和凈水廠深井水流量計的安裝選型的專業(yè)負責人，筆者在對于深井水流量計算環(huán)節(jié)對于流量計量儀表的選型和使用積累了一些經(jīng)驗?；诖?，本文主要分析了常見的幾種深井水流量計的工作原理，以及其安裝使用過程中出現(xiàn)的問題，并具體分析和闡釋了選型設(shè)計和處理工藝的相關(guān)內(nèi)容。在實際工作中，為了確保相關(guān)效益的取得和工作質(zhì)量的提高，技術(shù)人員需要加強對污水流量的測量，提高其控制精確度和可靠性。分析和探討了各種類型流量計的選型設(shè)計，以幫助用戶在日后的相關(guān)工作中能有所借鑒。
一、電磁流量計選型設(shè)計
電磁流量計是用來實現(xiàn)對污水流量進行準確測量的*推產(chǎn)品，但是其安裝過程要求比較嚴格，特別是大口徑的電磁流量計，在安裝過程中更要照顧出各方面的影響因素，才能使其發(fā)揮應(yīng)用的功效。電磁流量計研發(fā)于20世紀中葉，并于七八十年代在工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛運用。其運行原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律，即被測介質(zhì)垂直于磁力線方向流動，因而在與介質(zhì)流動和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢與被測介質(zhì)流之間是正比例關(guān)系，利用流速和管道截面積可以得出瞬時流量。水中的電導率是電磁流量計能夠正常工作的前提之一，污水中含有大量的雜質(zhì)和鹽分，具有一定的電導率，所以，電磁流量計可以用于污水測量。而對于純凈水，則無法利用電磁流量計測量。電磁流量計的使用優(yōu)勢在于精度高、測量穩(wěn)定、適用范圍廣，可以根據(jù)介質(zhì)選擇電極和內(nèi)襯，在惡劣介質(zhì)中也可用于完成測量工作；缺點是容易受到電磁波的干擾，管徑越大，價格就越昂貴，而且大管徑電磁流量計拆裝不容易，檢修困難。
2 超聲波流量計
超聲波流量計的工作原理是，借助時差式測量原理，通過一對超聲波探頭發(fā)射信號穿過中間介質(zhì)到達另一側(cè)管壁，被另一個探頭接收到，另一側(cè)探頭同樣發(fā)射信號被*一個探頭接收到。在這個過程中，由于信號的輸送時間受介質(zhì)流速的影響，所以，存在一定的時間差?；诖?，超聲波流量計借助相關(guān)公式計算出了相應(yīng)的流量值。
一般而言，超聲波流量計可分為外夾式和插入式2種。隨著技術(shù)的不斷更新、升級，超聲波流量計由單聲路發(fā)展到多聲路，目前，常用的是8聲路超聲波流量計，其精度可達到電磁流量計的程度，可以克服安裝條件較差的問題。如果流量計前的直管段長度達不到安裝要求，可安裝多聲路超聲波流量計。超聲波流量計具有數(shù)據(jù)自動存儲、測量精度高、全中文顯示、操作靈活、攜帶方便等優(yōu)點。與電磁流量計相比，在大管徑上安裝超聲波流量計（特別是在1 m以上的大管徑）有明顯的優(yōu)勢，而且施工難度不大，成本相對低，維護方便。目前，我司已安裝了2臺8聲道超聲波流量計，運行非常穩(wěn)定。但是，超聲波流量計的缺點在于插入式超聲波換能器的安裝會受到介質(zhì)成分的影響，適用范圍受到局限；換能器在使用過程中會老化，影響測量信號強度，降低測量精度；當被測介質(zhì)中雜質(zhì)或氣泡多時，也會出現(xiàn)無法測量的情況。在實際運用中，園區(qū)有2個廠家安裝了超聲波流量計。受安裝條件的限制，流量計安裝在泵出口2 m不到的地方，泵啟動后，流量計的信號強度降為0，泵停止時，信號強度為100.由此可以看出，超聲波流量計受介質(zhì)中氣泡的影響很大，氣泡多則無法正常使用。外夾式的超聲波流量計攜帶和安裝方便，計量檢測單位常常作為標準計量器具（一般為進口產(chǎn)品）在現(xiàn)場進行流量比對工作，但受換能器與管道之間耦合材料耐溫程度的限制，高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全，以及換能器功率強度的影響，容易導致流量計無法正常工作。如果長期在現(xiàn)場安裝使用，發(fā)生故障的概率更大，因此，需定期更換流量計耦合劑，并緊固管外壁上的換能器。這種外夾式的超聲波流量計我司已不考慮使用。
3 明渠流量計
我國的污水處理廠污水排放方式大部分是自然流下，也就是說，污水在管路內(nèi)或渠道內(nèi)的流動是非滿管的。以這種非滿管狀態(tài)流動的水路，即具有自由表面的水路，叫做“明渠”。即使在所謂“暗渠”的水路中，由于液體是自然流下的，所以，它也屬于明渠流動。對于這樣的水路，在測量流量時，不能使用常規(guī)有壓的滿管流量計。被測量的污水含有各種雜質(zhì)和其他有機化學成分，雖然在污水排放前已經(jīng)作了凈化處理，但是，如果使用與污水介質(zhì)直接接觸的流量計，長時間后，流量計內(nèi)部難免會出現(xiàn)結(jié)垢或被腐蝕的情況，從而影響測量工作的順利進行。
污水排放，特別是污水處理廠污水排放的計量儀表，是環(huán)保部門重點監(jiān)視的數(shù)據(jù)之一，它必須具備以下特點：①計量儀表必須是非接觸式測量的儀表。污水大都含有各種各樣的污垢和有腐蝕性的物質(zhì)，只有非接觸測量，才能避免介質(zhì)受物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的影響，從而保證測量精度和連慣性。②檢測件必須夾裝在管道外部，可隨意移動到任何地點測量，無需截斷管道，計量儀表的量程比寬，線性好，價格適中。③計量儀表功耗低，符合當今儀器儀表小型化的潮流。
超聲波明渠流量計是具有上述特點的一種非接觸式儀表。明渠流量計的優(yōu)點在于測量范圍大，流量測量不受支流面回水、水中漂浮物泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響，且流量傳感器會對水流產(chǎn)生阻力，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝方便。將其用于珠三角區(qū)域，標準渠道不需要改造，可直接安裝，而且安裝施工費用低。
巴歇爾槽是一種明渠水堰槽，一般由收縮段、厚喉道段、喉道下有段組成，分為大、小、標準型槽，具有水中固態(tài)物質(zhì)不沉淀，水位抬高落差小的特點，適合在排水溝渠中用于流量的測量。明渠流量計在實際的作業(yè)過程中也是依托超聲波液位計測量流量的。此外，由于該設(shè)備在實際作業(yè)過程中能夠進行非接觸的測量，所以，它可被應(yīng)用于比較惡劣的環(huán)境中。
總的來說，巴歇爾槽形狀復雜，比堰的價格高，而且為了提高精度，要求量水槽的部分尺寸要準確。另外，在珠江三角區(qū)安裝巴歇爾槽這類的明渠流量計時，要避開海水潮漲潮落對流量計的影響，保證流量計有足夠的落差，保證計量的準確度。它的優(yōu)點主要有水位損失小（約為堰的1/4），水中即使有固態(tài)物質(zhì)，也幾乎不沉淀，接近流速的影響小，對下流側(cè)的水位影響比較小等，所以，它適用于測量污水處理廠排放的污水流量。
4 深井水流量計量儀表選型建議
為了確保深井水流量計在實際作業(yè)過程中能夠充分發(fā)揮其自身效益，促進相關(guān)工作的開展，作業(yè)人員要加強對深井水流量計量儀表的科學選型。在公司確定深井水流量計量儀表選型前，根據(jù)現(xiàn)場實際情況以及對不同流量計的對比，對公司深井水流量計選型進行了相關(guān)總結(jié)：①電磁流量計測量穩(wěn)定，適用范圍廣，可測量多種介質(zhì)，但容易受到電磁波的干擾。隨著管徑的增大，其價格也會越來越昂貴。②超聲波流量計成本比較低，測量精度高，運行穩(wěn)定，安裝、檢修方便，價格不會隨著管徑的增大而越來越高的，但它會因為聲路的增多而越來越貴。③明渠流量計測量范圍廣，流量測量不受介質(zhì)變化的影響，但其受量水槽尺寸的約束。一般來說，在滿足敞開渠道安裝條件的情況下，流量數(shù)據(jù)大，可以通過敞開渠道輸送污水流量作業(yè)，采用堰式流量計和槽式流量計進行相關(guān)操作。在實際測量過程中，這類設(shè)備能夠滿足計量對精確度的要求，而且可以節(jié)約能源。它采用的是自流方式輸送污水。
此外，在進行管道輸送的深井水流量計量作業(yè)時，需要作業(yè)人員加大對電磁流量計（超聲波流量計）的運用力度。在使用該設(shè)備的過程中，換能器、電極等部件的清洗能夠促進計量精確度的提升。此外，為了節(jié)約測量成本，當管道直徑小于500 mm時，可以采用電磁流量計作業(yè)；當管徑大于500 mm時，則需要借助超聲波流量計作業(yè)。要想提高流量計的精度，可以采用多聲路流量計（有4聲路、8聲路等）。
5 結(jié)束語
為了進一步促進我國污水處理工作的高效完成，改善我國的生態(tài)環(huán)境，將綠色、可持續(xù)發(fā)展理念落實到位，相關(guān)部門和人員要加強對深井水流量計的運用?；诖?，本文分析、探討了*常見的3種流量計的基本情況，即電磁流量計、超聲波流量計和明渠流量計。筆者認為，隨著相關(guān)研究的深入發(fā)展和技術(shù)的進步，我國污水測量流量計必將獲得長足的發(fā)展，并以此為基礎(chǔ)，促進相關(guān)效益的提升，推動我國污水流量監(jiān)測和處理工作的高效開展。
一、電磁流量計選型設(shè)計
電磁流量計是用來實現(xiàn)對污水流量進行準確測量的*推產(chǎn)品，但是其安裝過程要求比較嚴格，特別是大口徑的電磁流量計，在安裝過程中更要照顧出各方面的影響因素，才能使其發(fā)揮應(yīng)用的功效。電磁流量計研發(fā)于20世紀中葉，并于七八十年代在工業(yè)生產(chǎn)過程中被廣泛運用。其運行原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律，即被測介質(zhì)垂直于磁力線方向流動，因而在與介質(zhì)流動和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢與被測介質(zhì)流之間是正比例關(guān)系，利用流速和管道截面積可以得出瞬時流量。水中的電導率是電磁流量計能夠正常工作的前提之一，污水中含有大量的雜質(zhì)和鹽分，具有一定的電導率，所以，電磁流量計可以用于污水測量。而對于純凈水，則無法利用電磁流量計測量。電磁流量計的使用優(yōu)勢在于精度高、測量穩(wěn)定、適用范圍廣，可以根據(jù)介質(zhì)選擇電極和內(nèi)襯，在惡劣介質(zhì)中也可用于完成測量工作；缺點是容易受到電磁波的干擾，管徑越大，價格就越昂貴，而且大管徑電磁流量計拆裝不容易，檢修困難。
2 超聲波流量計
超聲波流量計的工作原理是，借助時差式測量原理，通過一對超聲波探頭發(fā)射信號穿過中間介質(zhì)到達另一側(cè)管壁，被另一個探頭接收到，另一側(cè)探頭同樣發(fā)射信號被*一個探頭接收到。在這個過程中，由于信號的輸送時間受介質(zhì)流速的影響，所以，存在一定的時間差?；诖?，超聲波流量計借助相關(guān)公式計算出了相應(yīng)的流量值。
一般而言，超聲波流量計可分為外夾式和插入式2種。隨著技術(shù)的不斷更新、升級，超聲波流量計由單聲路發(fā)展到多聲路，目前，常用的是8聲路超聲波流量計，其精度可達到電磁流量計的程度，可以克服安裝條件較差的問題。如果流量計前的直管段長度達不到安裝要求，可安裝多聲路超聲波流量計。超聲波流量計具有數(shù)據(jù)自動存儲、測量精度高、全中文顯示、操作靈活、攜帶方便等優(yōu)點。與電磁流量計相比，在大管徑上安裝超聲波流量計（特別是在1 m以上的大管徑）有明顯的優(yōu)勢，而且施工難度不大，成本相對低，維護方便。目前，我司已安裝了2臺8聲道超聲波流量計，運行非常穩(wěn)定。但是，超聲波流量計的缺點在于插入式超聲波換能器的安裝會受到介質(zhì)成分的影響，適用范圍受到局限；換能器在使用過程中會老化，影響測量信號強度，降低測量精度；當被測介質(zhì)中雜質(zhì)或氣泡多時，也會出現(xiàn)無法測量的情況。在實際運用中，園區(qū)有2個廠家安裝了超聲波流量計。受安裝條件的限制，流量計安裝在泵出口2 m不到的地方，泵啟動后，流量計的信號強度降為0，泵停止時，信號強度為100.由此可以看出，超聲波流量計受介質(zhì)中氣泡的影響很大，氣泡多則無法正常使用。外夾式的超聲波流量計攜帶和安裝方便，計量檢測單位常常作為標準計量器具（一般為進口產(chǎn)品）在現(xiàn)場進行流量比對工作，但受換能器與管道之間耦合材料耐溫程度的限制，高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全，以及換能器功率強度的影響，容易導致流量計無法正常工作。如果長期在現(xiàn)場安裝使用，發(fā)生故障的概率更大，因此，需定期更換流量計耦合劑，并緊固管外壁上的換能器。這種外夾式的超聲波流量計我司已不考慮使用。
3 明渠流量計
我國的污水處理廠污水排放方式大部分是自然流下，也就是說，污水在管路內(nèi)或渠道內(nèi)的流動是非滿管的。以這種非滿管狀態(tài)流動的水路，即具有自由表面的水路，叫做“明渠”。即使在所謂“暗渠”的水路中，由于液體是自然流下的，所以，它也屬于明渠流動。對于這樣的水路，在測量流量時，不能使用常規(guī)有壓的滿管流量計。被測量的污水含有各種雜質(zhì)和其他有機化學成分，雖然在污水排放前已經(jīng)作了凈化處理，但是，如果使用與污水介質(zhì)直接接觸的流量計，長時間后，流量計內(nèi)部難免會出現(xiàn)結(jié)垢或被腐蝕的情況，從而影響測量工作的順利進行。
污水排放，特別是污水處理廠污水排放的計量儀表，是環(huán)保部門重點監(jiān)視的數(shù)據(jù)之一，它必須具備以下特點：①計量儀表必須是非接觸式測量的儀表。污水大都含有各種各樣的污垢和有腐蝕性的物質(zhì)，只有非接觸測量，才能避免介質(zhì)受物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的影響，從而保證測量精度和連慣性。②檢測件必須夾裝在管道外部，可隨意移動到任何地點測量，無需截斷管道，計量儀表的量程比寬，線性好，價格適中。③計量儀表功耗低，符合當今儀器儀表小型化的潮流。
超聲波明渠流量計是具有上述特點的一種非接觸式儀表。明渠流量計的優(yōu)點在于測量范圍大，流量測量不受支流面回水、水中漂浮物泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響，且流量傳感器會對水流產(chǎn)生阻力，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，安裝方便。將其用于珠三角區(qū)域，標準渠道不需要改造，可直接安裝，而且安裝施工費用低。
巴歇爾槽是一種明渠水堰槽，一般由收縮段、厚喉道段、喉道下有段組成，分為大、小、標準型槽，具有水中固態(tài)物質(zhì)不沉淀，水位抬高落差小的特點，適合在排水溝渠中用于流量的測量。明渠流量計在實際的作業(yè)過程中也是依托超聲波液位計測量流量的。此外，由于該設(shè)備在實際作業(yè)過程中能夠進行非接觸的測量，所以，它可被應(yīng)用于比較惡劣的環(huán)境中。
總的來說，巴歇爾槽形狀復雜，比堰的價格高，而且為了提高精度，要求量水槽的部分尺寸要準確。另外，在珠江三角區(qū)安裝巴歇爾槽這類的明渠流量計時，要避開海水潮漲潮落對流量計的影響，保證流量計有足夠的落差，保證計量的準確度。它的優(yōu)點主要有水位損失小（約為堰的1/4），水中即使有固態(tài)物質(zhì)，也幾乎不沉淀，接近流速的影響小，對下流側(cè)的水位影響比較小等，所以，它適用于測量污水處理廠排放的污水流量。
4 深井水流量計量儀表選型建議
為了確保深井水流量計在實際作業(yè)過程中能夠充分發(fā)揮其自身效益，促進相關(guān)工作的開展，作業(yè)人員要加強對深井水流量計量儀表的科學選型。在公司確定深井水流量計量儀表選型前，根據(jù)現(xiàn)場實際情況以及對不同流量計的對比，對公司深井水流量計選型進行了相關(guān)總結(jié)：①電磁流量計測量穩(wěn)定，適用范圍廣，可測量多種介質(zhì)，但容易受到電磁波的干擾。隨著管徑的增大，其價格也會越來越昂貴。②超聲波流量計成本比較低，測量精度高，運行穩(wěn)定，安裝、檢修方便，價格不會隨著管徑的增大而越來越高的，但它會因為聲路的增多而越來越貴。③明渠流量計測量范圍廣，流量測量不受介質(zhì)變化的影響，但其受量水槽尺寸的約束。一般來說，在滿足敞開渠道安裝條件的情況下，流量數(shù)據(jù)大，可以通過敞開渠道輸送污水流量作業(yè)，采用堰式流量計和槽式流量計進行相關(guān)操作。在實際測量過程中，這類設(shè)備能夠滿足計量對精確度的要求，而且可以節(jié)約能源。它采用的是自流方式輸送污水。
此外，在進行管道輸送的深井水流量計量作業(yè)時，需要作業(yè)人員加大對電磁流量計（超聲波流量計）的運用力度。在使用該設(shè)備的過程中，換能器、電極等部件的清洗能夠促進計量精確度的提升。此外，為了節(jié)約測量成本，當管道直徑小于500 mm時，可以采用電磁流量計作業(yè)；當管徑大于500 mm時，則需要借助超聲波流量計作業(yè)。要想提高流量計的精度，可以采用多聲路流量計（有4聲路、8聲路等）。
5 結(jié)束語
為了進一步促進我國污水處理工作的高效完成，改善我國的生態(tài)環(huán)境，將綠色、可持續(xù)發(fā)展理念落實到位，相關(guān)部門和人員要加強對深井水流量計的運用?；诖?，本文分析、探討了*常見的3種流量計的基本情況，即電磁流量計、超聲波流量計和明渠流量計。筆者認為，隨著相關(guān)研究的深入發(fā)展和技術(shù)的進步，我國污水測量流量計必將獲得長足的發(fā)展，并以此為基礎(chǔ)，促進相關(guān)效益的提升，推動我國污水流量監(jiān)測和處理工作的高效開展。