污水处理中对几种流量计的性能价格等进行探讨
点击次数：1855 发布时间：2020-08-10 06:55:49
摘要：在污水处理中，如何正确、合理、经济地选择流量仪表，将直接影响水处理工程的自控水平，工程造价。流量检测点不同，被测介质的成分不同，所用流量计的类型也会不同。本文从技术和经济两方面，对几种流量计的性能、价格等进行探讨，以求为物资购置人员和技术设计人员有所帮助。
0、前言
随着工业的不断发展和城市人口的急剧增加，工业废水和城市污水的排放量也将会大量增加。如果这些废水未经处理进行排放，将会对环境和饮用水造成严重污染。因此，有必要建立高度自动化的污水处理厂。这就要求有不同介质的流量被测量，同时，市场上又不断推出新的流量计供你选择，那么，如何合理地选择适合不同介质的流量计显得非常重要。本文从污水处理的工艺流程、流量计的工作原理、技术经济指标等方面进行探讨。
1、工艺流程
工艺流程见下图
从上图中可以看出，各流量检测点所选择的流量计类型是不相同的。主要原因是被测介质的成分不同。在污水处理厂中，一般进口流量采用文丘里加超声波传感器进行测量，由于超声波传感器具有易安装，不易被磨损。但是，如果被测介质的表面浮有大量泡沫，则来自超声波传感器的超声脉冲可能被吸收，使测量受到干扰，严重影响测量精度。此时可采用静压式的传感器来代替。
2、工作原理
不同类型的流量计使用于不同的场合，主要有流量计的工作原理决定的。下面就污水处理厂常用的流量计进行说明。
2.1 超声波流量计
超声波流量计的换能器成对地安装在管道的两侧，两个换能器交替地被作为超声波信号的发生器或接收使用。声波会被流动的液体携带着流动，声波会受到液体流速的影响，假设超声波信号从换能器A顺流传播到换能器B(称顺向)所需的时间为T1，从换能器B逆流传播到换能器A(称逆向)所需的时间为T2，则：
T1=Lp/(Cp+Vp)
T2=Lp/(Cp-Vp)
而Vp=V·cosθ
得出超声波流量计中的流体沿管道轴向的速度为
式中：Lp—声波传播路径(声道)长度；
Cp—声波在静止液体中的传播速度；
ΔT—时间差ΔT=T1-T2；
θ—声波传播方向与管道轴线之间的夹角(声道角)；
Vp—液体在声道方向的速度分量；
这样，超声波流量计可以通过测量ΔT，直接求得流体在声道上的平均线流速，然后采用一种专有积分方法算出管道横截面积上的平均面流速直至流量。
(1)影响超声波流量计测量精度的因素。从上述计算公式中可以看出，影响超声波流量计测量精度的因素很多，主要表现在以下几个方面：
①换能器的安装位置；②液体的雷诺数；③换能器安装段上、下游的直管段；④液体中悬浮颗粒和气泡的体积浓度；⑤换能器安装段的管道椭圆度。
(2)超声波流量计的特点。尽管超声波流量计对被测液体的工作条件较为苛刻，对本身安装要求比较严格，但是与其他流量计相比具有一定的特点：
①既可测一般导声流体，也可测高温、高压、强腐蚀、非导电、易爆和放射性导声流体；
②可以在现有管道上安装，甚至换能器的安装、维修不需要停止管道中流体的流动；
③换能器安装在管道外壁、管壁和管道内表面上，基本对流场不造成干扰，没有压力损失；
④特别适合大口径流量的测量，其造价基本与口径大小无关；
⑤据资料显示，目前超声波流量计的精度：双声道已达1.0级，四声道可达0.5级，完全满足一般测量要求。
2.2 污水流量计
污水流量计测量的基础是法拉第电磁感应原理。激磁系统由线圈和铁芯组车组成，当通电后产生一个工作磁场，测量导管置于磁场中，在导管内壁上装有一对电极。当导电介质流经导管时，相当于导体在磁场中切割磁力线，其产生的感应电动势由电极检出，其流量大小可由下式求出：
Q=K·ED/4B
式中：K—比例系数；
E—感应电势；
D—管道直径，即垂直切割磁力线的导体长度；
B—磁感应强度；
由此可以看出：当污水流量计选定后，D是常数，只要B保持不变，则Q与E之间具有一定的线性关系，因而仪表具有均匀刻度。目前污水流量计测量精度可达0.5级以上。
(1)污水流量计的特点及使用范围。从污水流量计的工作原理可知，在使用过程中表现出以下几个方面的特点：①测量截面没有收缩，因此无压力损失；②测量不受被测介质粘度的影响；③与流速分布无关；④适合于很宽的管径范围(6~3000mm)；⑤具有很好的线性度和稳定性；⑥较短的前后直管段(前5D,后3D)。
(2)污水流量计的使用：①被测液体的最小电导率>1μs/cm；②大口径安装困难；③如果在测量管内的电极上有沉积物会影响测量精度；④价格昂贵，特别是大口径的。污水流量计最好垂直安装，并且流体应自下而上，这样不尽可以保证满管，而且保证了悬浮固体下沉。如果流量计要水平安装，应该使测量电极处在水平轴线上，这样避免了由于空气泡的产生而造成干扰，影响测量误差。
3、技术经济比较
在仪表选型时，技术和经济是需要同时考虑的两大基本要素，既不能盲目的追求“高”“精”“尖”，也不能只考虑价格便宜，下面就污水流量计和超声波流量计进行比较。
3.1 超声波流量计
口径100～1800mm，双声道，约5万元人民币以内。
3.2 污水流量计
口径100～1600mm，橡胶衬里，配对法兰，电极材料钛，接地环约2～13万元人民币。
从价格比较发现，当两种流量计在技术上都可以选择时，口径在800mm以下应考虑选择污水流量计，口径在800mm以上应考虑选择超声波流量计。流槽加液位传感器，所谓的明渠流量计，其价格的变化主要取决于流槽的价格，因为液位传感器的价格基本与流量大小无关。设计人员在选择明渠流量计时，应该考虑流槽的加工情况。否则当流槽尺寸不精确或材料容易变形，都会引起很大的测量误差。物资购置人员应根据实际需要选择适合的流量计。
4、结束语
作为仪表系统的设计人员在设计中应该多与工艺设计人员商讨，互相合作，有时通过改变某个测量点，就会有意想不到的收获，可能会带来很大的经济效益。仪表的选型看似简单，其实大有学问可作。例如污水流量计，一般选择口径与管道一样的流量计，但考虑到流量计的测量范围比较宽，价格比较昂贵，就可以选择口径较管道小的流量计，这样还能增大流速，防止沉淀的产生。但是这样以来，又会带来流体的压力损失和管子缩径费用的增加，那么究竟选择多大口径的流量计最合适呢？这就要求我们设计人员在实践中不断摸索和总结经验，只有这样才能对仪表有一个经济、合理的选型。
Cp—声波在静止液体中的传播速度；
ΔT—时间差ΔT=T1-T2；
θ—声波传播方向与管道轴线之间的夹角(声道角)；
Vp—液体在声道方向的速度分量；
这样，超声波流量计可以通过测量ΔT，直接求得流体在声道上的平均线流速，然后采用一种专有积分方法算出管道横截面积上的平均面流速直至流量。
(1)影响超声波流量计测量精度的因素。从上述计算公式中可以看出，影响超声波流量计测量精度的因素很多，主要表现在以下几个方面：
①换能器的安装位置；②液体的雷诺数；③换能器安装段上、下游的直管段；④液体中悬浮颗粒和气泡的体积浓度；⑤换能器安装段的管道椭圆度。
(2)超声波流量计的特点。尽管超声波流量计对被测液体的工作条件较为苛刻，对本身安装要求比较严格，但是与其他流量计相比具有一定的特点：
①既可测一般导声流体，也可测高温、高压、强腐蚀、非导电、易爆和放射性导声流体；
②可以在现有管道上安装，甚至换能器的安装、维修不需要停止管道中流体的流动；
③换能器安装在管道外壁、管壁和管道内表面上，基本对流场不造成干扰，没有压力损失；
④特别适合大口径流量的测量，其造价基本与口径大小无关；
⑤据资料显示，目前超声波流量计的精度：双声道已达1.0级，四声道可达0.5级，完全满足一般测量要求。
2.2 污水流量计
污水流量计测量的基础是法拉第电磁感应原理。激磁系统由线圈和铁芯组车组成，当通电后产生一个工作磁场，测量导管置于磁场中，在导管内壁上装有一对电极。当导电介质流经导管时，相当于导体在磁场中切割磁力线，其产生的感应电动势由电极检出，其流量大小可由下式求出：
Q=K·ED/4B
式中：K—比例系数；
E—感应电势；
D—管道直径，即垂直切割磁力线的导体长度；
B—磁感应强度；
由此可以看出：当污水流量计选定后，D是常数，只要B保持不变，则Q与E之间具有一定的线性关系，因而仪表具有均匀刻度。目前污水流量计测量精度可达0.5级以上。
(1)污水流量计的特点及使用范围。从污水流量计的工作原理可知，在使用过程中表现出以下几个方面的特点：①测量截面没有收缩，因此无压力损失；②测量不受被测介质粘度的影响；③与流速分布无关；④适合于很宽的管径范围(6~3000mm)；⑤具有很好的线性度和稳定性；⑥较短的前后直管段(前5D,后3D)。
(2)污水流量计的使用：①被测液体的最小电导率>1μs/cm；②大口径安装困难；③如果在测量管内的电极上有沉积物会影响测量精度；④价格昂贵，特别是大口径的。污水流量计最好垂直安装，并且流体应自下而上，这样不尽可以保证满管，而且保证了悬浮固体下沉。如果流量计要水平安装，应该使测量电极处在水平轴线上，这样避免了由于空气泡的产生而造成干扰，影响测量误差。
3、技术经济比较
在仪表选型时，技术和经济是需要同时考虑的两大基本要素，既不能盲目的追求“高”“精”“尖”，也不能只考虑价格便宜，下面就污水流量计和超声波流量计进行比较。
3.1 超声波流量计
口径100～1800mm，双声道，约5万元人民币以内。
3.2 污水流量计
口径100～1600mm，橡胶衬里，配对法兰，电极材料钛，接地环约2～13万元人民币。
从价格比较发现，当两种流量计在技术上都可以选择时，口径在800mm以下应考虑选择污水流量计，口径在800mm以上应考虑选择超声波流量计。流槽加液位传感器，所谓的明渠流量计，其价格的变化主要取决于流槽的价格，因为液位传感器的价格基本与流量大小无关。设计人员在选择明渠流量计时，应该考虑流槽的加工情况。否则当流槽尺寸不精确或材料容易变形，都会引起很大的测量误差。物资购置人员应根据实际需要选择适合的流量计。
4、结束语
作为仪表系统的设计人员在设计中应该多与工艺设计人员商讨，互相合作，有时通过改变某个测量点，就会有意想不到的收获，可能会带来很大的经济效益。仪表的选型看似简单，其实大有学问可作。例如污水流量计，一般选择口径与管道一样的流量计，但考虑到流量计的测量范围比较宽，价格比较昂贵，就可以选择口径较管道小的流量计，这样还能增大流速，防止沉淀的产生。但是这样以来，又会带来流体的压力损失和管子缩径费用的增加，那么究竟选择多大口径的流量计最合适呢？这就要求我们设计人员在实践中不断摸索和总结经验，只有这样才能对仪表有一个经济、合理的选型。