智能型电磁污水处理流量计运行中存在的主要问题及处理方法
点击次数：1823 发布时间：2020-11-07 07:41:02
摘要：绍兴污水处理厂的流量计检测系统与工艺流程相适应，进厂管线及各工艺段流量数据通过在线流量计通讯至分站PLC，再传输到中央控制室。通过对流量计的选型及维修的研究，可提高流量计的运行可靠性，从而为污水处理智能化控制提供了有力的保障。
绍兴水处理发展有限公司是国内工业废水处理量最大的污水处理厂之一，一期工艺为厌氧/好氧/混凝沉淀，处理规模为30×104m³/d；二期采用好氧延时曝气工艺，处理规模为30×104m³/d；2004年-2006年通过对一、二期工程实施挖潜改造，污水处理能力达到70×104m³/d；三期工艺采用物化混凝沉淀/水解酸化/延时曝气，处理能力为20×104m³/d，总处理能力为90×104m³/d。
目前，我国城市污水处理行业侧重于工艺的建设，对于优化运营尚未进行过系统研究，污水处理厂的过程控制和管理没有得到足够的重视，从而造成各处理段工艺参数不稳定、处理过程中物耗能耗高等问题。要使污水处理运营正常，污水处理的水质、水量达到国家排放标准，对流量计量检测仪表的配置和管理提出了新的要求，这主要体现在以下几个方面：污水处理企业加强对外结算和内部核算，以及环保部门进、出水水量的监视，需合理配置进、出水及过程流量仪表；污水处理普遍实现了自动化，对流量检测仪表的性能提出了更高的要求；高稳定性和较低的维护、校准成本，对流量计的使用提出可靠性要求。
1、流量计的选型
1.1 流量计选型原则
对于一个特定的使用场合，流量计的选择取决于被测管道工艺特性(例如流量计在现场安装条件下的准确度、安装条件的局限或被测介质的特殊性等)，因此对流量计的选择必须结合工艺要求与使用条件作出判断。根据经验，主要从以下四个方面进行选型：
①确定被测流体的类型。包括被测流体是液体还是气体；被测流体是否有腐蚀性，是否有导电性。
②确定流量计工作条件和管道内压力的界限值。
③确定流量计的安装条件。包括管道的内径尺寸，安装流量计的上、下游直管段长度，是否有扰流件，是否能满足流量计的基本安装条件；管道内被测流体是否能达到满管要求等。
④确定性能和测量能力方面总的要求。包括准确度要求，以及在多大的流量测量范围内保证上述精度；对用于结算的流量计，其精度要求高于国标；确定流量计使用模拟量或总线的通讯方式。
1.2 流量计的选型配置
绍兴污水处理厂根据工艺要求，配合自控系统，结合生产运行经验，在进厂、出厂管线及各工艺段配置与工艺流程相适应的流量监测仪表，各流量计瞬时和累计信号通过4～20mA电流信号或者profibus－PA现场总线送至各控制分站(PLC)，再传送到中央控制室。
根据流量计选型原则，同时比较智能型电磁污水处理流量计和时差式超声波流量计的特点，全厂共配置智能型电磁污水处理流量计140余台，主要分布在进、出厂管线及加药管道上。由于管道内有一定的静压且流量较大，排除了明渠流量计的选用，且其流量不仅对工艺十分重要，还作为结算的依据，因此在选型上首先要考虑精度和稳定性，智能型电磁污水处理流量计为最佳选择，并且应使用精度高的智能型电磁污水处理流量计，同时因工业废水具有一定的腐蚀性，故选择耐腐蚀的电极和衬里，并应根据智能型电磁污水处理流量计安装所需直管段要求(流量计前为5DN，后为3DN)，选择适合的安装位置。进厂管线所用的智能型电磁污水处理流量计见图1。
绍兴水处理发展有限公司是国内工业废水处理量最大的污水处理厂之一，一期工艺为厌氧/好氧/混凝沉淀，处理规模为30×104m³/d；二期采用好氧延时曝气工艺，处理规模为30×104m³/d；2004年-2006年通过对一、二期工程实施挖潜改造，污水处理能力达到70×104m³/d；三期工艺采用物化混凝沉淀/水解酸化/延时曝气，处理能力为20×104m³/d，总处理能力为90×104m³/d。
目前，我国城市污水处理行业侧重于工艺的建设，对于优化运营尚未进行过系统研究，污水处理厂的过程控制和管理没有得到足够的重视，从而造成各处理段工艺参数不稳定、处理过程中物耗能耗高等问题。要使污水处理运营正常，污水处理的水质、水量达到国家排放标准，对流量计量检测仪表的配置和管理提出了新的要求，这主要体现在以下几个方面：污水处理企业加强对外结算和内部核算，以及环保部门进、出水水量的监视，需合理配置进、出水及过程流量仪表；污水处理普遍实现了自动化，对流量检测仪表的性能提出了更高的要求；高稳定性和较低的维护、校准成本，对流量计的使用提出可靠性要求。
1、流量计的选型
1.1 流量计选型原则
对于一个特定的使用场合，流量计的选择取决于被测管道工艺特性(例如流量计在现场安装条件下的准确度、安装条件的局限或被测介质的特殊性等)，因此对流量计的选择必须结合工艺要求与使用条件作出判断。根据经验，主要从以下四个方面进行选型：
①确定被测流体的类型。包括被测流体是液体还是气体；被测流体是否有腐蚀性，是否有导电性。
②确定流量计工作条件和管道内压力的界限值。
③确定流量计的安装条件。包括管道的内径尺寸，安装流量计的上、下游直管段长度，是否有扰流件，是否能满足流量计的基本安装条件；管道内被测流体是否能达到满管要求等。
④确定性能和测量能力方面总的要求。包括准确度要求，以及在多大的流量测量范围内保证上述精度；对用于结算的流量计，其精度要求高于国标；确定流量计使用模拟量或总线的通讯方式。
1.2 流量计的选型配置
绍兴污水处理厂根据工艺要求，配合自控系统，结合生产运行经验，在进厂、出厂管线及各工艺段配置与工艺流程相适应的流量监测仪表，各流量计瞬时和累计信号通过4～20mA电流信号或者profibus－PA现场总线送至各控制分站(PLC)，再传送到中央控制室。
根据流量计选型原则，同时比较智能型电磁污水处理流量计和时差式超声波流量计的特点，全厂共配置智能型电磁污水处理流量计140余台，主要分布在进、出厂管线及加药管道上。由于管道内有一定的静压且流量较大，排除了明渠流量计的选用，且其流量不仅对工艺十分重要，还作为结算的依据，因此在选型上首先要考虑精度和稳定性，智能型电磁污水处理流量计为最佳选择，并且应使用精度高的智能型电磁污水处理流量计，同时因工业废水具有一定的腐蚀性，故选择耐腐蚀的电极和衬里，并应根据智能型电磁污水处理流量计安装所需直管段要求(流量计前为5DN，后为3DN)，选择适合的安装位置。进厂管线所用的智能型电磁污水处理流量计见图1。
在生产运行中，检测各工艺段处理的污水流量及污泥的流量，对工艺运行都具有重要意义。在选择各工艺段使用的流量计时，由于其基本用于内部生产工艺的控制和选择，精度要求略低于进厂管线流量的精度要求，且应便于维修车间的安装、检修和保养，故采用超声波时差式流量计，共计250余台。厂区内使用的美国格莱时差式超声波流量计如图2所示。
2、运行中存在的主要问题及处理方法
流量计运行中引起故障的原因可分为两大类，第一类为仪表本身故障，即传感器或变送器损坏引起的故障；第二类为外界原因引起的故障，如安装不妥、流态变化、沉积和结垢等。常见故障表现为以下几方面：无流量信号输出；输出晃动；流量测量值与实际值不符等。在维修过程中，一般采用以下方法来排除：采用万用表检查，测量电极对称性，电极对地的绝缘电阻，激磁线圈对地的绝缘电阻等；替代法检查，利用相同型号流量计的传感器、变送器以及变送器内各线路板器件间的互换性，以替代法判别故障所在位置；信号踪迹法检查，用模拟信号器替代传感器，在液体未流动条件下提供流量信号，以测试变送器。
2.1 无流量信号输出的故障原因和采取措施
在使用过程中，流量计出现无流量信号输出现象，大体上可归纳为4个方面故障，分别为：
①电源未通等电源方面故障。出现此类故障时，首先确认己接入电源，再检查电源各部分，查电源线路板输出各路电压是否正常，或尝试置换整个电源线路板。
②连接电缆(激磁回路，信号回路)系统方面故障。应分别检查连接激磁系统和信号系统的电缆是否通畅，连接是否正确。
③液体流动状况。检查管道内是否充满测量液体(主要针对超声波流量计)，检查传感器安装位置是否符合要求。
④传感器零部件损坏或测量内壁附着层引起等方面的故障。出现此类故障时，可用万用表测量电极对称性、电极对地的绝缘电阻、激磁线圈对地的绝缘电阻等，并清洗智能型电磁污水处理流量计传感器内壁或超声波流量计探头。
2.2 输出晃动的故障原因和采取措施
流量计输出流量信号出现晃动现象，可归结为以下几个故障：
①流动本身是波动或脉动的，实质上不是流量计的故障，仅如实反映流动状况。
②管道未充满液体或液体中含有气泡。为避免此类现象发生，在设计安装中应尽量选择直管上升管道安装流量计，若现场条件不允许，可在横管段采用下沉“U”管道设计，并符合安装直管段要求。
③外界电、磁干扰。此类故障主要出现在智能型电磁污水处理流量计上，需检查其接地保护，通常接地电阻要小于10Ω，不与其他电机设备共用接地。同时将智能型电磁污水处理流量计传感器远离强磁场源，避免磁场干扰。
④智能型电磁污水处理流量计电极材料与液体匹配不妥。一般情况下，电极材料的选择应考虑被测液体的腐蚀性，若选配不妥产生电极表面效应会形成输出晃动等故障。
2.3 测量值与实际值不符的原因和采取措施
绍兴污水厂厂区内流量计分布较多，常出现流量计测量值与实际值不符的现象，这会造成运行生产上的不便。在检查此类故障现象之前，首先要评估流量计输出信号的准确性和正确性，可以将系统运行过程中的进、出流量作比较，同时采取外夹装式超声流量计检测流量作参考进行比对，根据经验及比对检测数据，判断流量计测量值是否与实际值不符，确认其故障后再作下一步检查。根据实践维修经验的积累，导致流量计测量值与实际值不符的故障，大体上可归纳成以下几个方面：
①变送器设定值不正确。此类故障需复核流量计传感器型号、口径、量程和计量单位等设定值，并用模拟信号器检查转换器零点和量程。
②传感器安装位置不妥。未满管或液体中含有气泡，此类故障主要是设计安装不当所致。
③使用过程中电缆绝缘下降。这种情况下，一般检查电缆线的绝缘，同时核查电缆线的长度是否超出了电缆最长长度要求，导致信号衰减。
④传感器极间电阻变化或电极绝缘下降，导致流量计测量值与实际值不符。可用万用表在充满液体时测量电极接触电阻，虽然只是确定大体的值，却是判断管壁状况较方便的方法。
⑤核查所测量管系是否存在未纳入考核的流入/流出管道，同时确定流量计间阀门是否紧闭。
3、结语
通过流量计检测工艺管道流量数据，已成为绍兴污水处理厂进行水量控制的主要手段。在十多年的运行过程中，不断总结流量计的使用经验，提高维修技能水平，建立健全运行维护管理制度，流量计的设备完好率得到了显著的提高，并有效地降低了运行人员的劳动强度，提高了工作效率，为污水处理智能化控制运行提供了有力的保障。
流量计运行中引起故障的原因可分为两大类，第一类为仪表本身故障，即传感器或变送器损坏引起的故障；第二类为外界原因引起的故障，如安装不妥、流态变化、沉积和结垢等。常见故障表现为以下几方面：无流量信号输出；输出晃动；流量测量值与实际值不符等。在维修过程中，一般采用以下方法来排除：采用万用表检查，测量电极对称性，电极对地的绝缘电阻，激磁线圈对地的绝缘电阻等；替代法检查，利用相同型号流量计的传感器、变送器以及变送器内各线路板器件间的互换性，以替代法判别故障所在位置；信号踪迹法检查，用模拟信号器替代传感器，在液体未流动条件下提供流量信号，以测试变送器。
2.1 无流量信号输出的故障原因和采取措施
在使用过程中，流量计出现无流量信号输出现象，大体上可归纳为4个方面故障，分别为：
①电源未通等电源方面故障。出现此类故障时，首先确认己接入电源，再检查电源各部分，查电源线路板输出各路电压是否正常，或尝试置换整个电源线路板。
②连接电缆(激磁回路，信号回路)系统方面故障。应分别检查连接激磁系统和信号系统的电缆是否通畅，连接是否正确。
③液体流动状况。检查管道内是否充满测量液体(主要针对超声波流量计)，检查传感器安装位置是否符合要求。
④传感器零部件损坏或测量内壁附着层引起等方面的故障。出现此类故障时，可用万用表测量电极对称性、电极对地的绝缘电阻、激磁线圈对地的绝缘电阻等，并清洗智能型电磁污水处理流量计传感器内壁或超声波流量计探头。
2.2 输出晃动的故障原因和采取措施
流量计输出流量信号出现晃动现象，可归结为以下几个故障：
①流动本身是波动或脉动的，实质上不是流量计的故障，仅如实反映流动状况。
②管道未充满液体或液体中含有气泡。为避免此类现象发生，在设计安装中应尽量选择直管上升管道安装流量计，若现场条件不允许，可在横管段采用下沉“U”管道设计，并符合安装直管段要求。
③外界电、磁干扰。此类故障主要出现在智能型电磁污水处理流量计上，需检查其接地保护，通常接地电阻要小于10Ω，不与其他电机设备共用接地。同时将智能型电磁污水处理流量计传感器远离强磁场源，避免磁场干扰。
④智能型电磁污水处理流量计电极材料与液体匹配不妥。一般情况下，电极材料的选择应考虑被测液体的腐蚀性，若选配不妥产生电极表面效应会形成输出晃动等故障。
2.3 测量值与实际值不符的原因和采取措施
绍兴污水厂厂区内流量计分布较多，常出现流量计测量值与实际值不符的现象，这会造成运行生产上的不便。在检查此类故障现象之前，首先要评估流量计输出信号的准确性和正确性，可以将系统运行过程中的进、出流量作比较，同时采取外夹装式超声流量计检测流量作参考进行比对，根据经验及比对检测数据，判断流量计测量值是否与实际值不符，确认其故障后再作下一步检查。根据实践维修经验的积累，导致流量计测量值与实际值不符的故障，大体上可归纳成以下几个方面：
①变送器设定值不正确。此类故障需复核流量计传感器型号、口径、量程和计量单位等设定值，并用模拟信号器检查转换器零点和量程。
②传感器安装位置不妥。未满管或液体中含有气泡，此类故障主要是设计安装不当所致。
③使用过程中电缆绝缘下降。这种情况下，一般检查电缆线的绝缘，同时核查电缆线的长度是否超出了电缆最长长度要求，导致信号衰减。
④传感器极间电阻变化或电极绝缘下降，导致流量计测量值与实际值不符。可用万用表在充满液体时测量电极接触电阻，虽然只是确定大体的值，却是判断管壁状况较方便的方法。
⑤核查所测量管系是否存在未纳入考核的流入/流出管道，同时确定流量计间阀门是否紧闭。
3、结语
通过流量计检测工艺管道流量数据，已成为绍兴污水处理厂进行水量控制的主要手段。在十多年的运行过程中，不断总结流量计的使用经验，提高维修技能水平，建立健全运行维护管理制度，流量计的设备完好率得到了显著的提高，并有效地降低了运行人员的劳动强度，提高了工作效率，为污水处理智能化控制运行提供了有力的保障。