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汙水流量監測中流量計的選擇

點選次數•↟◕:1018 釋出時間•↟◕:2020-08-10 07:54:21
由於汙水具有流量變化大·₪、含有雜質·₪、具有導電性和腐蝕性的特點·₪,導致其流量計的選擇比較複雜₪╃╃◕₪。流量計是少數幾種使用比製造艱難的儀表之一₪╃╃◕₪。這是因為流量是一個動態量·₪,處於運動狀態的液體內部不僅存在著粘性摩擦作用·₪,還會產生不穩定的旋渦和二次流等複雜流動現象₪╃╃◕₪。測量儀表本身受到眾多因素·₪,如•↟◕:管道·₪、口徑大小·₪、形狀(圓形·₪、矩形)·₪、邊界條件·₪、介質的物性(溫度·₪、壓力·₪、密度·₪、粘度·₪、髒汙性·₪、腐蝕性等)·₪、流體的流動狀態(紊流狀態·₪、速度分佈等)以及安裝條件與水平的影響₪╃╃◕₪。面對國內外十幾類·₪、上百個品種的流量儀表·₪,(先後發展起來的有容積式·₪、差壓式·₪、渦街式·₪、面積式·₪、電磁式·₪、超聲波式和熱式流量計等型別)·₪,如何根據流量·₪、流態·₪、安裝要求與環境條件·₪、經濟性等因素合理選型·₪,是應用好流量儀表的前提和基礎₪╃╃◕₪。除了儀表自身質量要得到保證·₪,工藝資料的提供和儀表的安裝·₪、使用·₪、維護是否合理也相當重要₪╃╃◕₪。以下介紹汙水流量測量中經常使用的電磁式·₪、渦街式·₪、差壓式等幾種流量計的選型設計·₪,並根據汙水處理工藝·₪,從理論和實踐兩方面闡述它們各自的特點₪╃╃◕₪。
流量計是少數幾種使用比製造困難的儀器儀表之一·₪,主要是因為流量計種類繁多·₪,各有特點·₪,加上被測物件又是汙水·₪,特別是未經處理的汙水·₪,不但具有強腐蝕性·₪,而且還含有大量的雜質·₪,具有一定的導電性·₪,同時選型又涉及許多技術問題和經濟因素₪╃╃◕₪。因此·₪,要做到技術上可行·₪,經濟上合理·₪,必須對各流量計的效能特點和工作原理有所瞭解·₪,才能保證流量計的選型更加合理₪╃╃◕₪。本文通過幾種常用流量計的介紹·₪,根據實際的應用情況·₪,說明汙水流量監測過程中如何合理選用不同的流量計₪╃╃◕₪。
1·₪、流量監測中幾種常用的流量計
1.1 汙水流量計
汙水流量計是根據法拉第電磁感應定律製成的一種測量導電液體體積流量的儀表₪╃╃◕₪。由於其獨特的優點·₪,目前被廣泛地應用於酸·₪、鹼·₪、鹽等腐蝕性介質·₪,易燃易爆介質·₪,汙水處理以及化工·₪、醫藥·₪、食品等工業中的漿液流量的測量·₪,並形成了獨特的應用領域₪╃╃◕₪。
1.2 超聲波流量計
超聲波流量計是透過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流量的儀表₪╃╃◕₪。超聲波流量計的測量方法很多·₪,有時間差法·₪、頻率差法·₪、相位差法·₪、多普勒法₪╃╃◕₪。時間差法·₪、多普勒法是應用最多的測量原理₪╃╃◕₪。
超聲波流量計和汙水流量計一樣·₪,因儀表流通通道未設定任何阻礙件·₪,均屬無阻礙流量計·₪,適用於解決流量測量困難的問題·₪,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點·₪,近年來它是發展迅速的流量計型別之一₪╃╃◕₪。
超聲波流量計的特點是可做非接觸式測量·₪,為無流動阻撓測量·₪,無壓力損失·₪,可測量非導電性液體·₪,對無阻撓測量的汙水流量計是一種補充₪╃╃◕₪。時差法超聲波流量計是目前應用最廣泛的₪╃╃◕₪。隨著CPU·₪、訊號處理技術的發展·₪,測量的準確度和可靠性有了很大的提高₪╃╃◕₪。尤其是時間測量技術的發展·₪,時差分辨力提高了·₪,解決了小口徑·₪、低流速測量難的問題₪╃╃◕₪。應用領域也從淨水擴充套件到迴圈水·₪、汙水·₪、重油·₪、原油·₪、成品油以及空氣·₪、天然氣等多種介質₪╃╃◕₪。但有較多氣泡或懸浮物的液體會阻礙聲脈衝的正常傳播·₪,導致不能正常測量·₪,所以超聲波流量計更適於測量純淨液體₪╃╃◕₪。
多普勒法超聲波流量計一般要求流體內有足夠大的散射體存在·₪,而且還得是連續的₪╃╃◕₪。通常情況下·₪,散射體的速度與流體的速度有明顯的滑差·₪,要求流體流動的速度必須比粒子產生沉澱的臨界速度大很多·₪,另外測得的速度只是散射體相遇點的速度值·₪,因此·₪,測量的速度值對流速分佈和流態有很大的依賴性·₪,也就是說直管段的長度要求很長·₪,需在20倍管徑以上₪╃╃◕₪。所以·₪,多普勒法超聲波流量計的應用有一定的侷限性·₪,較多應用於生活汙水·₪、工業廢水·₪、啤酒飲料等介質的測量·₪,通常不適用於非常清潔的流體測量₪╃╃◕₪。
1.3 V錐流量計
V錐流量計是一種新穎的差壓式流量計·₪,利用一個V形錐體在流場中產生的節流效應來測量流量·₪,如果流體透過一個節流元件時·₪,流速會加快·₪,從而會使動能增加·₪,而被加速處流體的靜壓力反而會被降低₪╃╃◕₪。壓降的大小與流體的流速具有一定的函式關係·₪,在其它條件不變的情況下·₪,壓降會隨流速的增加而增加·₪,隨流速的減小而減小₪╃╃◕₪。
V錐體流量計和其它節流式流量計不同·₪,它改變了節流的佈局·₪,使它從中心孔節流變成環狀節流·₪,V錐流量計是集差壓式流量計之精華的結晶·₪,它的節流緣是鈍角·₪,流動時形成邊界層·₪,使流體離開了節流緣₪╃╃◕₪。邊界層效應使骯髒流體不能磨損節流緣·₪,其β值(等效直徑比)長期不變·₪,是一種接近理想狀態的節流裝置·₪,具有長期的穩定性₪╃╃◕₪。適用於各種氣體和液體·₪、煤氣·₪、各種髒汙氣體介質·₪、直管段不足的場所和對精度要求高的地方₪╃╃◕₪。由於經濟成本和該儀表還沒有國際標準或國家標準·₪,因此·₪,還沒有得到大力的推廣和應用₪╃╃◕₪。
2·₪、流量計的選型設計
在進行流量計的選型設計之前·₪,我們應該首先明確被測物件·₪,然後再綜合考慮儀表效能·₪、安裝條件·₪、環境條件和經濟因素這幾方面因素₪╃╃◕₪。
2.1 明確被測物件
被測物件就是工業廢水·₪,工業廢水含有大量的雜質·₪,有一定的導電性和腐蝕性₪╃╃◕₪。那麼哪一種更適合這類水質的測量呢•↟↟•?汙水流量計適合測量導電液體(電導率>≥5μS/cm)的流量·₪,應根據被測介質物性·₪、管道材質·₪,合理選擇電極形式·₪、電極材質·₪、襯裡材質·₪、接地方式·₪、防護等級₪╃╃◕₪。
超聲波流量計對被測介質要求十分苛刻·₪,像多普勒法超聲波流量計只能正常測量雜質含量相對穩定的流體·₪,而時間差法流量計主要用來測量潔淨的流體₪╃╃◕₪。
V錐流量計適用於髒汙的流體測量·₪,但前提條件是雷諾數應滿足要求₪╃╃◕₪。當雷諾數無限制地下降時·₪,V錐流量計的流出係數隨著雷諾數的減小而減小·₪,其不確定度將增加₪╃╃◕₪。在高壓的場合·₪,V錐流量計使用有侷限性·₪,因為錐體負壓管的結構在承受高壓的情況下會發生脫落·₪,導致事故的發生·₪,選型應注意₪╃╃◕₪。
2.2 流量計效能方面
在選用某種流量計時·₪,首先應綜合考慮該種流量計的精度·₪、重複性·₪、線性度·₪、量程比·₪、壓力損失·₪、輸出訊號特性·₪、響應時間·₪、不可測性等因素₪╃╃◕₪。
汙水流量計的感測器結構簡單·₪,測量管內沒有任何阻礙介質流動的節流部件·₪,所以不會引起任何附加的壓力損失·₪,是流量計中耗能最低的流量儀表之一₪╃╃◕₪。汙水流量計的量程範圍極寬·₪,並且在測量過程中不受被測介質的溫度·₪、粘度·₪、一定範圍內電導率的影響·₪,反應靈敏·₪,可提供選擇的口徑範圍極寬·₪,從幾mm到3m都可以滿足·₪,選擇電磁口徑時應保證最小流量工況下被測介質流速不小於0.5m/s₪╃╃◕₪。
超聲波流量計是一種非接觸式的測量儀表·₪,沒有機械傳動部件·₪,通道內也沒有阻礙件·₪,無壓力損失·₪,能量損失小·₪,測量精度不高₪╃╃◕₪。V錐流量計是一種具有獨特效能的新型流量計·₪,具有高精度·₪、高穩定性·₪,量程比較寬·₪,而且重複性好(≤0.1%)·₪,準確度高(≤0.5%)₪╃╃◕₪。因為它是靠節流效應來測量壓差的·₪,所以有一定壓損₪╃╃◕₪。
2.3 安裝條件方面
許多流量計在執行過程中存在問題·₪,大部分是由於安裝出現了問題₪╃╃◕₪。汙水流量計水平·₪、垂直(下進上出)·₪、傾斜(底進頂出)安裝都可以·₪,但要求前·₪、後需有直管段·₪,一般的要求是前直管段大於等於5D·₪,後直管段大於等於3D₪╃╃◕₪。汙水流量計安裝時應保證滿管流·₪,不能安裝在管道最高點₪╃╃◕₪。儀表井內安裝的汙水流量計感測器防護等級應為IP68₪╃╃◕₪。
超聲波流量計的安裝對前·₪、後直管段的要求比較高·₪,安裝位置至少要有15D的直管段長度·₪,不能受振動的影響·₪,否則測量不精確₪╃╃◕₪。
V錐流量計的安裝使用非常方便·₪,安裝方式靈活·₪,可選管道法蘭式·₪、直接焊接式·₪、方管式·₪,所需的直管段很短·₪,前直管段小於或等於3D·₪,後直管段小於或等於1D就可以滿足要求₪╃╃◕₪。當測量髒汙介質時·₪,應合理選擇V錐流量計取壓方式·₪,避免測量管線堵塞₪╃╃◕₪。
2.4環境方面
環境方面主要是考慮周圍溫度·₪、溼度·₪、安全因素·₪、訊號調節及變送·₪、壓力·₪、大氣及電子干擾等對流量計效能穩定方面的影響₪╃╃◕₪。安裝時都應儘量避開大電機·₪、大變壓器等·₪,以防引入電磁干擾₪╃╃◕₪。
汙水流量計的環境溫度一般在-30~80℃·₪,對相對溼度的要求在5%~95%之間·₪,大氣壓力為86~106kPa;超聲波流量計對環境溫度的要求為•↟◕:轉換器是-10~45℃·₪、感測器是-30~60℃(常溫型)和-30~160℃(高溫型);而V錐流量計環境溫度在-25~60℃範圍內·₪,一體型結構溫度還受制於電子元器件·₪,範圍要窄些·₪,環境相對溼度在10%~90%範圍內₪╃╃◕₪。
2.5 經濟成本方面
流量計的選擇要在初期投資和長期可靠執行之間綜合考慮·₪,例如購買費用·₪、安裝費用·₪、操作費用·₪、維護費用·₪、校驗費用·₪、流量計壽命·₪、備件及消費品·₪、可靠性方面等各種因素都要在有效滿足工業生產可靠執行的前提下·₪,進行最優的經濟選型₪╃╃◕₪。
汙水流量計目前常用的德國E+H等公司產品均價格不菲·₪,以DN200mm管徑為例·₪,價格一般在2萬元左右·₪,但隨著被測管徑的增大和抗腐蝕性的要求·₪,價格也會相應增加₪╃╃◕₪。而像國內比較知名的北京中等生產的汙水流量計產品·₪,精度上也有了很大的提高·₪,並且價格方面也有很大的優勢₪╃╃◕₪。
V錐流量計中的V錐由於用料多·₪、加工工藝複雜·₪、標定費用高·₪、基本上依賴國外技術·₪,使得其售價較高·₪,在國內使用還不廣泛·₪,因成本關係還不能取代其它流量計₪╃╃◕₪。
3·₪、結論
由於汙水具有流量變化大·₪、含有雜質·₪、具有一定的導電能力和腐蝕性的特點·₪,對可靠·₪、精確測量造成了很大的困難₪╃╃◕₪。透過對以上幾種流量計的分析·₪、比較·₪,在汙水流量測量過程中·₪,汙水流量計的綜合性能較好₪╃╃◕₪。要想使汙水流量的測量和控制達到精度和可靠的要求·₪,必須深入瞭解·₪、分析各流量計的效能和特點以及被測汙水水質條件·₪,才能選擇合適型號的流量計₪╃╃◕₪。

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