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測污水流量計的選型

瀏覽: 發布日期:2017/8/6 23:07:18

儀表選型應避免片面追求高性能、高精確度,這不僅增加了購置費,而且備件費也相應增加。最優的設計選型是在滿足使用要求前提下,選擇可靠性好、維修方便的儀表。


    1 污水流量測量的特點和儀表的選型要點


    污水可分為生活污水和工業污水,其水質比較臟污(有時含有油、固體顆;驊腋∥,甚至可能有直徑較大的固體顆粒),還有一定的腐蝕性,流體 工況條件變化大(有時介質情況每天都有變化),測量范圍懸殊,可靠性要求有差異,精確度要求也有高有低,用戶的購置能力不一樣,針對不同工況的污水選型一 種既好用又省錢的流量儀表需綜合考慮很多因素。


    選擇污水流量計量也應該考慮一些其他因素,如:流量測量最不直觀,現場很難直接判定其準確度;污水管道常采用大管徑,低流速給流量計量帶來很大困難;污水流量計量儀表與管道直接連接,通常不能在線拆卸,儀表出故障時不允許斷流且無法修復等。所以污水流量計量的選型在國內外都被視為難點。


    污水流量計量儀表的選型要點包括:


    a.法蘭標準,包括中國國家標準GB、歐洲體系標準DIN及美洲體系標準ANSI等;


    b.測量管道,管道直徑通常是指外徑,同樣規格的管道直徑有著不同的壁厚;


    c.流量計材料的選用,通常情況下不銹鋼材料316L基本可以滿足需求;


    d.確定流量計的用途,對于精確計量、一般計量、流量控制及只觀察瞬時量而不要求累積等必須明確;


    e.企業能源計量器具性能要求(GB/T17167),對于企業排放污水的應達到±5%×FS(FS為滿量程)的精確度;


    f.介質的物理、化學性質,對于介質狀態、化學性質、壓力損失及物理性質等必須明確;


    g.流量測量范圍,不同流量計對最低流速和最高流速有明確要求;


    h.安裝環境與條件,對于管道與儀表通徑、位置空間能否滿足安裝和維護要求、上下游直管段情況和閥門的位置、安裝環境有無振動、有無供電條件、安裝周圍有無電磁干擾、安裝環境的溫/濕度及防爆要求等必須明確;


    i.流量計的輸出類型,對于現場直讀、數字脈沖或模擬量輸出及含HART協議輸出等必須明確;


    j.對于安裝、運行、校驗、維護及備件等費用,使用壽命、性價比及技術服務等必須明確。


    2 幾類污水流量計的特點及選型


    2.1 堰式流量計和槽式流量計


    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、非滿水狀態下流動,實際上都屬于明渠, 可以采用堰式流量計和槽式流量計進行計量。其優點是:測量精確度較高,可靠性好,對液體無特殊要求。槽式流量計所在的水中固態物質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,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間接進行流量測量,因此均需配用非接觸超聲式液位計來連續測量液位,并按照制定的流量同液位的關系 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 量點必須避免表面有大量泡沫。


    2.2 流速-水位流量計


    流速-水位流量計實際是液位計(常采用壓力式、靜壓式和超聲波液位計)和流量計(常采用時間差法超聲波流量計、多普勒超聲波流量計和電磁流 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),使用流量計來測流速(使用時間差法超 聲波流量計測的是線平均流速,多普勒超聲波流量計測的是測量點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,靜壓式液位計和時間差法超聲波流 量計較為適用;電磁流量計測流速均能適用(從一定意義上說就是非滿管電磁流量計)。其優點是:水頭損失小,測量范圍寬,可測逆向流,水中固態物質幾乎不沉 淀且隨水流排出,不必改動渠道。其缺點是上/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和槽式流量計長。


    2.3 電磁流量計


    電磁流量計是測量導電性流體理想的體積流量計,因此它最適用于污水流量的計量,從污水經沉淀濃縮后進入離心脫水機,離心脫水機入口污泥流量 計采用電磁流量計就能得到很好的證明,從這個意義上說,電磁流量計屬于萬能流量計。其優點是:傳感器安裝處管道為光滑直管、無阻塞、無磨損、壓損小,無可 動部件,可靠性高,長期穩定性好,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。其缺點是:有最小電導率的限制;磨損和結垢會影響測量精度;流體需要充滿管道(也有不滿管型電磁流量計,但精度較低);大口徑 產品價格高,口徑越大價格越高。


    電磁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;按介質狀態分為滿管型和不滿管型。交流激磁的優點是磁感應強度大、 信噪比高且適用于雙向介質等;缺點是容易引進工頻干擾、容易產生噪聲(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噪聲等)及零點 漂移大等。


    電磁流量計選用要點首先是精度選擇,滿管型±(0.50~2.00)×FS級,不滿管型±(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,含顆粒介質的應小于3m /s。


    大口徑電磁流量計價格較貴,解決方案是選用插入式流量計(價格基本不隨管徑而改變),其優點在于重量輕、壓損小、易于安裝和維修,其所測流 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,實現在不斷流情況下可 以拆下探頭進行維護和檢查。插入式電磁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,不過前/后直管段要求比普通電磁流量計要高(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,應在管道最高點安裝排氣閥,實現自動排氣或人工定期排氣。


    2.4 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間法(時間差法等)、多普勒效應法及其他方法等,其中時間差法和多普勒效應 法采用較多;按安裝方式可分為移動安裝(外夾式換能器)和固定安裝(帶測量管或在線安裝式換能器);按聲道數分單聲道和多聲道。其優點是在于無阻力損失、 流量下限低及適用于大型管道等。缺點是只能用于清潔的介質、不能用于小口徑測量及多聲道且價格昂貴等。同時,該流量計精確度差別很大,在時間差法超聲波流 量計中,大管徑帶測量管多聲道超聲波流量計的精確度最高,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 業人員的指導下精確安裝,能夠在線安裝,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,可達± (0.50~3.00)%×FS。


    時間差法超聲波流量計主要用來測量潔凈的流體流量,此外還可以測量固體雜質含量不高(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,被測介質中固體顆粒雜質含量或 固體顆粒直徑都應有上限,具體為:被測介質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;不能有連續的大量絮狀 懸浮物;若含有大量泥沙等顆粒狀物時,其顆粒直徑不能大于3mm;介質不應在管壁內產生大量結晶物。


    多普勒法超聲波流量計依靠污水中固體顆粒雜質的反射來測量污水流速,因此適用于固體顆粒雜質含量較多或固體顆粒直徑較大的臟水或漿體,如城 市污水、污泥及雜質含量穩定的工廠過程液等,而且可以測量連續混入氣泡的液體,被測介質中必須含有一定數量的散射體(顆;驓馀荩,否則儀表不能正常工 作。需要注意的是,被測介質中固體顆粒雜質含量或固體顆粒直徑都應有下限。


    2.5 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。其優點是:制作簡單、性能穩定、對振動不敏感及抗干擾能力較強等。其缺點是: 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、泄漏點多、導壓管易被污水中的固體顆粒等雜物堵塞(有時被迫采用隔離措施)及維護量較大 等。


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