污水計(jì)量中電磁流量計(jì)與超聲波流量計(jì)選型應(yīng)用

摘要：針對(duì)污水處理場(chǎng)合的實(shí)際特點(diǎn)，在綜合考慮了污水流量測(cè)量安全性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)后，為污水處理單位選定了兩種管道式流量計(jì)，并對(duì)其性能進(jìn)行了綜合性比較。

1、引言

流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)的重要組成部分，同時(shí)推動(dòng)與支持了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，然而流量計(jì)卻是少數(shù)幾種使用比制造艱難的儀表之一。因此在針對(duì)某一現(xiàn)實(shí)工礦場(chǎng)合進(jìn)行流量計(jì)量的時(shí)候，應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，綜合地考慮測(cè)量的安全性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)，才能*終實(shí)現(xiàn)較好的流量測(cè)量。

2、針對(duì)污水處理單位的實(shí)際工況特點(diǎn)選擇管道式流量計(jì)

污水處理單位作為接收從污染源排出的污染物總量或濃度較高、達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)要求或不適應(yīng)環(huán)境容量要求的污（廢）水，并對(duì)其進(jìn)行人工強(qiáng)化處理的環(huán)節(jié)，**需要流量信息，以確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以及污水信息上傳。為了達(dá)到綜合效益的*大化，應(yīng)從安全性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)，對(duì)污水處理廠污水流量計(jì)選型，進(jìn)行逐一考查。

2.1安全性

污水處理廠需要安裝流量計(jì)的場(chǎng)合，一般不會(huì)設(shè)有復(fù)雜密集的機(jī)械裝置、電氣裝置，所以不會(huì)發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度或電氣回路故障而引起事故。污水處理單位在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量氣體，如甲烷、CO、硫化氫等。其中有些氣體當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，是存在安全隱患的，所以在選擇流量計(jì)時(shí)，流量計(jì)的防爆性應(yīng)加以考慮。

2.2準(zhǔn)確性

為了達(dá)到對(duì)污水測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)全面分析設(shè)置在污水處理單位的流量計(jì)的工作對(duì)象及其特點(diǎn)，從中找到選擇流量計(jì)的依據(jù)，以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。

2.2.1被測(cè)量的介質(zhì)

污水處理單位的被處理介質(zhì)是污水，但是污水的來源不盡相同，各來源污水的各個(gè)指標(biāo)參數(shù)也有所差別，因此*先應(yīng)考慮污水的來源。

（1）生活污水是人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂眠^的，并被生活廢料所污染的水。其水質(zhì)、水量隨季節(jié)而變化，一般夏季用水相對(duì)較多，濃度低；冬季相應(yīng)量少，濃度高。生活污水一般不含有毒物質(zhì)，主要污染物有有機(jī)物、無機(jī)鹽類等，且多懸浮物。

（2）工業(yè)廢水是在工礦生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的廢水，工業(yè)廢水可分為生產(chǎn)污水與生產(chǎn)廢水。生產(chǎn)污水是在生產(chǎn)過程中形成、并被生產(chǎn)原料、半成品或成品等原料所污染，也包括熱污染（指生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的、水溫超過60℃）的水；生產(chǎn)廢水是在生產(chǎn)過程中形成，但未直接參與生產(chǎn)工藝、未被生產(chǎn)原料、半成品或成品等原料所污染或只是溫度少有上升的水。生產(chǎn)污水需要進(jìn)行凈化處理；生產(chǎn)廢水不需要凈化處理或僅需做簡(jiǎn)單的處理，如冷卻處理。生產(chǎn)污水，它與生產(chǎn)行業(yè)有關(guān)系，不同的生產(chǎn)行業(yè)，或是同一行業(yè)不同的生產(chǎn)工藝其污染物也是有很大別的。生產(chǎn)污水中主要污染物不外乎：有機(jī)需氧物質(zhì)、化學(xué)毒物、無機(jī)固體懸浮物、重金屬、酸、堿、植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、病原體等。

（3）被污染的雨水主要是指初期雨水。由于初期雨水沖刷了地表的各種污染物，污染程度很高，故宜作凈化處理。

由此可見，對(duì)于污水處理單位而言，被測(cè)量的介質(zhì)是混合介質(zhì)，含有一定的懸浮物質(zhì)等污物，因其含有大量物質(zhì)，往往具有一定的酸堿性、腐蝕性、導(dǎo)電性。由于污水中懸浮物質(zhì)且具有一定的腐蝕性，對(duì)于如渦輪式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)等接觸式的流量計(jì)，如果進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量，污水中污物可能將流量計(jì)堵塞，腐蝕流量計(jì)的工作元件，使流量計(jì)不能正常工作。所以在測(cè)量污水流量時(shí)，*好應(yīng)選用非接觸式的流量計(jì)，以免被污水侵蝕無法長(zhǎng)時(shí)間正常工作。

2.2.2被測(cè)量介質(zhì)的溫度

污水處理單位通常是在常溫常壓運(yùn)行，因此可認(rèn)為被測(cè)介質(zhì)的溫度為常溫，所以在進(jìn)行流量計(jì)的選擇時(shí)，無需過多考慮。

2.2.3被測(cè)量介質(zhì)的壓力

污水處理單位通常是在常溫常壓運(yùn)行，因此可認(rèn)為被測(cè)介質(zhì)的溫度為常壓，所以在進(jìn)行流量計(jì)的選擇時(shí)，無需過多考慮。

2.2.4被測(cè)量介質(zhì)的流量

對(duì)于不同的污水處理單位，其處理能力有所不同，其管道直徑大小也不同，需要根據(jù)具體的污水處理單位進(jìn)行實(shí)際的分析。當(dāng)管道的直徑較小時(shí)，多數(shù)的流量計(jì)是能勝任的。由于有些流量計(jì)，如差壓流量計(jì)，安裝時(shí)要求安裝點(diǎn)前后應(yīng)有數(shù)倍管道直徑的直管段長(zhǎng)度，但當(dāng)管徑較大時(shí)，這點(diǎn)是很難做到的。在測(cè)量大口徑管道流量時(shí)，電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)和插入式流量計(jì)具有較大的優(yōu)勢(shì)。但是結(jié)合上述對(duì)污水本身含有懸浮物且具有一定腐蝕性的特點(diǎn)的分析，插入式流量計(jì)在污水處理單位這樣的工況場(chǎng)合，一般應(yīng)用較少，不予考慮。

2.3經(jīng)濟(jì)性

在測(cè)量精度方面，電磁流量計(jì)要比超聲波流量計(jì)要高，但是兩者的價(jià)格都會(huì)隨著管徑的增大而增大。超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度會(huì)隨著管徑的增大，變得精確。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)在充分考慮實(shí)際要求精度、管徑等因素，作出決定。

根據(jù)以上的分析，電磁流量計(jì)其測(cè)量的精度較高，而超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度會(huì)隨著管徑的增大，變得精確?？紤]到一般性，較好地面向不同的污水處理單位，故本文給出了電磁流量計(jì)與超聲波流量計(jì)，作為污水處理單位流量計(jì)選型的備選方案。針對(duì)具體污水處理單位，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況，如管徑的大小、要求的測(cè)量精度等，靈活的選擇電磁流量計(jì)與超聲波流量計(jì)，以達(dá)到較好的效果。

3、電磁流量計(jì)與超聲波流量計(jì)

3.1電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)的測(cè)量是基于法拉*電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電介質(zhì)在電磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)為Ed，而該電動(dòng)勢(shì)Ed與被測(cè)介質(zhì)流量（流速）成正比。正因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)只與介質(zhì)的流速有關(guān)，所以電磁流量計(jì)一般不受溫度、壓力、粘度、密度等其他外界因素的干擾。另外，流量元件檢測(cè)出的*初信號(hào)，是一個(gè)與流體平均流速成精確線性變化的電壓，它與流體的其他性質(zhì)無關(guān)，具有很大的優(yōu)越性。

根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導(dǎo)電能力等特性，測(cè)量污水的流量，電磁流量計(jì)是一個(gè)很好的選擇。它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，安裝、操作、維護(hù)方便。近幾年電磁流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)在逐步智能化，儀表整體密封加強(qiáng)，能夠保證在較惡劣的環(huán)境下正常工作。鑒于污水具有一定的腐蝕性，在安裝電磁流量計(jì)時(shí)可選用氯丁橡膠襯里，含鉬不銹鋼（OCrI8Ni12Mo2Ti）電*，這樣就可滿足污水流量測(cè)量的要求。

3.2超聲波流量計(jì)

目前超聲波流量計(jì)大致分為兩種：一種為多普勒超聲波流量計(jì)，一種是時(shí)差式超聲波流量計(jì)。多普勒流量計(jì)是利用相位差法測(cè)量流速從而測(cè)得流量的方法，即當(dāng)某一已知頻率的聲波在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于液體本身有一種運(yùn)動(dòng)速度，導(dǎo)致超聲波在兩接收器之間的頻率或相位發(fā)生相對(duì)變化，通過測(cè)量這一相對(duì)變化就可獲得液體速度，從而測(cè)得流量；時(shí)差型流量計(jì)是利用時(shí)間差法測(cè)量流速，即某一速度的聲波由于流體而使得其在兩接收器之間傳播速度發(fā)生變化，通過測(cè)量這一相對(duì)變化就可獲得流體流速。在實(shí)際應(yīng)用中我們多采用的是時(shí)差型流量計(jì)。

它適用于能傳播超聲波的均勻液體和流速較高的氣體。介質(zhì)溫度范圍-10～100℃，介質(zhì)壓力不受限制。具有量程比寬，不受流體的黏度、密度的影響、能測(cè)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等特點(diǎn)。超聲波流量計(jì)真正的優(yōu)勢(shì)是用于測(cè)量大口徑管道流量，如污水處理廠這種用水量大、管徑大的用戶。

4、流量計(jì)選型案例分析

4.1針對(duì)某污水處理廠管道式流量計(jì)選型

該污水處理廠是杭州市*大的污水處理廠，其污水來源主要是來自杭州市三污干管、市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)及余杭區(qū)的工業(yè)及生活污水，其處理的污水來源廣泛，既包括有工業(yè)場(chǎng)合的生產(chǎn)廢水，又有市民產(chǎn)生的生活污水，具有代表性。污水中含有一定的懸浮物質(zhì)等污物，具有一定的酸堿性、腐蝕性、導(dǎo)電性。

該處理廠滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)每天能處理60萬t污水，相當(dāng)于杭州目前40％左右的排污量?？梢娫撎幚韽S的污水處理能力較強(qiáng)，所以這也決定了在污水處理流程中輸送污水的管道的直徑也是較大的。經(jīng)過實(shí)際的考查，了解到在提升泵前的管道直徑分別為1800～2200mm。

根據(jù)該處理廠的實(shí)際特點(diǎn)，在進(jìn)行流量計(jì)的選型時(shí)，主要的參考依據(jù)是該處理廠的管道直徑、提升泵前后的直管長(zhǎng)度以及流體介質(zhì)。污水處理廠管道內(nèi)介質(zhì)具有導(dǎo)電性，且包含懸浮顆粒，因此從原理上電磁流量計(jì)和超聲波（多普勒）流量計(jì)都可以應(yīng)用。

雖然在測(cè)量精度方面，電磁流量計(jì)要比超聲波流量計(jì)高，但是其價(jià)格隨著管道直徑的增大趨勢(shì)快于超聲波流量計(jì)，在測(cè)量大直徑的管道流量時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性較差。針對(duì)該處理廠管徑較大的情況，電磁流量計(jì)和超聲波（多普勒）流量計(jì)都可作為備選方案。若流量計(jì)安裝位置前后能有5～8m（*少3～5m）的直管段，則可以考慮用電磁流量計(jì)；若無法保證足夠的直管段、或管道施工不便，則考慮用超聲波（多普勒）流量計(jì)。

4.2針對(duì)某乳業(yè)公司的管道式流量計(jì)選型

該乳業(yè)公司其產(chǎn)生的污水主要是乳品廢水，其具有有機(jī)物濃度高，油脂含量高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度高的特點(diǎn)，易腐敗，經(jīng)過24h浮渣就會(huì)變黑且產(chǎn)生臭味。其排放污水中有機(jī)質(zhì)的含量較高，但是根據(jù)其提供的污水處理廠流程圖，可知其污水中也包含一定的生活污水、污物，具有一定導(dǎo)電性。

根據(jù)其提供資料，可知其潛水泵泵后的管徑為80mm，管徑較小。根據(jù)該乳業(yè)公司提供的：該乳業(yè)公司2016年4～6月數(shù)據(jù)報(bào)表中的流量數(shù)據(jù)，可知在這段時(shí)間內(nèi)的平均流量較小，但由于為間斷性排水，因此數(shù)據(jù)無法反映出管道的平均瞬時(shí)流量和*大瞬時(shí)流量。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，潛水泵出口管流速一般不大于3m/s；或者可以根據(jù)潛水泵的名*數(shù)據(jù)估算出口流量，并據(jù)此選擇流量計(jì)量程。

針對(duì)該乳業(yè)公司實(shí)際工況，選擇超聲波流量計(jì)的成本過于高昂；選擇電磁流量計(jì)是比較合適的。由于其管徑較小，使用電磁流量計(jì)的成本不會(huì)很高，而且使用電磁流量計(jì)，可以達(dá)到較為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

5、結(jié)語

根據(jù)流量的選型原則，綜合考慮了污水處理單位的實(shí)際工況特點(diǎn)，提出電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)作為污水處理單位管道式流量計(jì)選型的備選方案。電磁流量計(jì)精度較高，可被用作結(jié)算計(jì)量?jī)x表使用；超聲波流量計(jì)在測(cè)量大管徑流量方面具有優(yōu)勢(shì)，其測(cè)量精度會(huì)隨著管徑的增大。為了達(dá)到對(duì)污水處理廠流量更好地實(shí)時(shí)監(jiān)控效果，出具更具權(quán)威性的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)用綜合考慮，不同污水處理單位的實(shí)際情況，具體問題具體分析，以便選出具體場(chǎng)合下的*優(yōu)的污水處理單位污水管道式流量測(cè)量裝置。