工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染以及因?yàn)槌鞘腥丝诩眲≡鲩L(zhǎng)而帶來(lái)的環(huán)境壓力，已經(jīng)成為制約一個(gè)地區(qū)和國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要因素，失去了藍(lán)天和碧水，因工業(yè)生產(chǎn)和科技發(fā)展帶來(lái)人們的幸福就成為了負(fù)增長(zhǎng)。中國(guó)經(jīng)過(guò)30多年的粗放式經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，雖然積累了相當(dāng)?shù)呢?cái)富，但如果環(huán)境保護(hù)不加以注重，最終必將也會(huì)拖累最終的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，目前，工業(yè)廢水和城市污水的排放量也將會(huì)大量增加。如果這些廢水未經(jīng)處理進(jìn)行排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境和飲用水造成嚴(yán)重污染。因此，建立高度白動(dòng)化的污水處理廠成為必然需要。
在污水處理中, 如何正確、合理、經(jīng)濟(jì)地選擇流量?jī)x表, 將直接影響水處理工程的自控水平, 工程造價(jià)。流量檢測(cè)點(diǎn)不同, 被測(cè)介質(zhì)的成分不同, 所用流量計(jì)的類(lèi)型也會(huì)不同。城鎮(zhèn)和超聲波流量計(jì)是兩種在水測(cè)量中普遍也適用的流量計(jì)，有著各自的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，可分別用于不一樣的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，本文就是從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面, 對(duì)這兩種流量計(jì)的性能、價(jià)格等進(jìn)行探討, 以幫助企業(yè)的物資購(gòu)置人員和技術(shù)設(shè)計(jì)人員正確的的產(chǎn)品選型和使用維護(hù)有所幫助。
1工藝流程
工藝流程見(jiàn)下圖
這就要求有不同介質(zhì)的流量被測(cè)量，同時(shí)，市場(chǎng)上又不斷推出新的流量計(jì)供你選擇，那么，如何合理地選擇適合不同介質(zhì)的流量計(jì)顯得非常重要。本文從污水處理的工藝流程、流量計(jì)的工作原理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行探討。
從上圖中可以看出，各流量檢測(cè)點(diǎn)所選擇的流量計(jì)類(lèi)型是不相同的。主要原因是被測(cè)介質(zhì)的成分不同。在污水處理廠中，一般進(jìn)口流量采用文丘里加超聲波傳感器進(jìn)行測(cè)量，由于超聲波傳感器具有易安裝，不易被磨損。但是，如果被測(cè)介質(zhì)的表面浮有大量泡沫，則來(lái)白超聲波傳感器的超聲脈沖可能被吸收，使測(cè)量受到干擾，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。此時(shí)可采用靜壓式的傳感器來(lái)代替。
2工作原理
不同類(lèi)型的流量計(jì)使用于不同的場(chǎng)合，主要有流量計(jì)的工作原理決定的。下面就污水處理廠常用的流量計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。
21超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)的換能器成對(duì)地安裝在管道的兩側(cè)，兩個(gè)換能器交替地被作為超聲波信號(hào)的發(fā)生器或接收使用。聲波會(huì)被流動(dòng)的液體攜帶著流動(dòng)，聲波會(huì)受到液體流速的影響，假設(shè)超聲波信號(hào)從換能器,,流傳播到換能器所需的時(shí)間為從換能器b逆流傳播到換能器a(稱(chēng)逆向)所需的時(shí)問(wèn)為td則:
這樣，超聲波流量計(jì)可以通過(guò)測(cè)量△t直接求得流體在聲道上的平均線流速，然后采用一種專(zhuān)有積分方法算出管道橫截面積上的平均面流速宜至流量。
c 1影響超聲波流量計(jì)測(cè)量精度的因素。從上述計(jì)算公式中可以看出，影響超聲波流量計(jì)測(cè)量精度的因素很多，主要表現(xiàn)在以下兒個(gè)方面:①換能器的安裝位置;②液體的雷諾數(shù);③換能器安裝段上、下游的直管段;①液體中懸浮顆粒和氣泡的體積濃度;⑤換能器安裝段的管道橢圓度。
2超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)。
盡管超聲波流量計(jì)對(duì)被測(cè)液體的工作條件較為苛刻，對(duì)本身安裝要求比較嚴(yán)格，但是與其他流量計(jì)相比具有一定的特點(diǎn):①既可測(cè)一般導(dǎo)聲流體，也可測(cè)高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、非導(dǎo)電、易爆和放射性導(dǎo)聲流體;②可以在現(xiàn)有管道上安裝，甚至換能器的安裝、維修不需要停止管道中流體的流動(dòng);③換能器安裝在管道外壁、管壁和管道內(nèi)表面上，基本對(duì)流場(chǎng)不造成干孤沒(méi)有壓力損失;①特別適合大口徑流量的測(cè)量，其造價(jià)基本與口徑大小無(wú)關(guān);⑤據(jù)資料顯示，目前超聲波流量計(jì)的精度:雙聲道已達(dá)1. 0級(jí)，四聲道可達(dá)0. 5級(jí)，滿(mǎn)足一般測(cè)量要求。
2. 2城鎮(zhèn)污水流量計(jì)
城鎮(zhèn)污水流量計(jì)測(cè)量的基礎(chǔ)是法拉第電磁感應(yīng)原理。激磁系統(tǒng)由線圈和鐵芯組車(chē)組h}?當(dāng)通電后產(chǎn)生一個(gè)工作磁場(chǎng)，測(cè)量導(dǎo)管置于磁場(chǎng)中，在導(dǎo)管內(nèi)壁上裝有一對(duì)電極。當(dāng)導(dǎo)電介質(zhì)流經(jīng)導(dǎo)管時(shí)，相當(dāng)于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切害」磁力線，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由電極檢出，其流量大小可由下式求出:
q=k· ed/4b
式中:
k———比例系數(shù);
e———感應(yīng)電勢(shì);
d———管道直徑, 即垂直切割磁力線的導(dǎo)體長(zhǎng)度;
b———磁感應(yīng)強(qiáng)度;
由此可以看出:當(dāng)城鎮(zhèn)污水流量計(jì)選定后，d是常數(shù)，只要b保持不變，則q與e之問(wèn)具有一定的線性關(guān)系，因而儀表具有均勻刻度。目前城鎮(zhèn)污水流量計(jì)測(cè)量精度可達(dá)os級(jí)以上。
城鎮(zhèn)污水流量計(jì)的特點(diǎn)及使用范圍從城鎮(zhèn)污水流量計(jì)的工作原理可知，在使用過(guò)程中表現(xiàn)出以下兒個(gè)方面的特點(diǎn):①測(cè)量截面沒(méi)有收縮，因此無(wú)壓力損失;②測(cè)量不受被測(cè)介質(zhì)粘度的影響;③與流速分布無(wú)關(guān);①適合于很寬的管徑范圍((6一3000}⑤具有很好的線性度和穩(wěn)定性;⑥較短的前后直管段(前5p后3 d城鎮(zhèn)污水流量計(jì)的使用:①被測(cè)液體的最小電導(dǎo)率s/叨②大口徑安裝困難;③如果在測(cè)量管內(nèi)的電極上有沉積物會(huì)影響測(cè)量精度;①價(jià)格昂貴，特別是大口徑的。城鎮(zhèn)污水流量計(jì)垂直安袋并且流體應(yīng)白下而上，這樣不盡可以保證滿(mǎn)管，而且保證了懸浮固體下沉。如果流量計(jì)要水平安裝，應(yīng)該使測(cè)量電極處在水平軸線上，這樣避免了由于空氣泡的產(chǎn)生而造成干擾，影響測(cè)量誤差。
3技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
在儀表選型時(shí)，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)是需要同時(shí)考慮的兩大基本要素，既不能言目的追求“高”“精”“尖”也不能只考慮價(jià)格便宜，下面就城鎮(zhèn)污水流量計(jì)和超聲波流量計(jì)進(jìn)行比較。
3. 1超聲波流量計(jì)
口徑1001800n們;雙聲道，約5萬(wàn)元人民幣以?xún)?nèi)。
4. 2城鎮(zhèn)污水流量計(jì)
口徑100一1600橡膠襯里，配對(duì)法蘭，電極材料欽，接地環(huán)約2一13萬(wàn)元人民幣。
從價(jià)格比較發(fā)呱當(dāng)兩種流量計(jì)在技術(shù)上都可以選擇時(shí)，口徑在800~以下應(yīng)考慮選擇城鎮(zhèn)污水流量計(jì)，口徑在800~以上應(yīng)考慮選擇超聲波流量計(jì)。流槽加液位傳感器，所謂的明渠流量計(jì)，其價(jià)格的變化主要取決于流槽的價(jià)格，因?yàn)橐何粋鞲衅鞯膬r(jià)格基本與流量大小無(wú)關(guān)。設(shè)計(jì)人員在選擇明渠流量計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮流槽的加工情況。否則當(dāng)流槽尺寸不精確或材料容易變形，都會(huì)引起很大的測(cè)量誤差。物資購(gòu)置人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇適合的流量計(jì)。
4結(jié)束語(yǔ)
作為儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)該多與工藝設(shè)計(jì)人員商討，互相合作，有時(shí)通過(guò)改變某個(gè)測(cè)量點(diǎn)，就會(huì)有意想不到的收獲，可能會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。儀表的選型看似簡(jiǎn)單，其實(shí)大有學(xué)問(wèn)可作。例如電磁流量休一般選擇口徑與管道一樣的流量計(jì)，但考慮到流量計(jì)的測(cè)量范圍比較寬，價(jià)格比較昂貴，就可以選擇口徑較管道小的流量計(jì)，這樣還能增大流速，防止沉淀的產(chǎn)生。但是這樣以來(lái)，又會(huì)帶來(lái)流體的壓力損失和管了縮徑費(fèi)用的增加，那么究競(jìng)選擇多大口徑的流量計(jì)最合適呢?這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)人員在實(shí)踐中不斷摸索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能對(duì)儀表有一個(gè)經(jīng)濟(jì)、合理的選型。