環(huán)保產(chǎn)業(yè)對(duì)污水流量的測(cè)量和控制的精確度、可靠性要求已越來越高,文章介紹了電磁式渦街式、節(jié)流式等幾種流量計(jì)的選型設(shè)計(jì),結(jié)合水處理工藝,從理論和實(shí)踐兩方面闡述各自的特點(diǎn)。

1、電磁流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

電磁流量計(jì)自20世紀(jì)50年代末國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用以來,七八十年代在流量測(cè)量中運(yùn)用和發(fā)展很快。電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律,即被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線方向流動(dòng),因而在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EX與被測(cè)介質(zhì)流量(流速)成正比,電磁流量計(jì)不受溫度、壓力、粘度、重度等外界因素的影響,測(cè)量管內(nèi)部無收縮或凸出部分的壓力損失,另外,流量元件檢測(cè)出的ZUI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,如測(cè)量系統(tǒng)采用智能化設(shè)計(jì),整體密封加強(qiáng),能在較惡劣的環(huán)境下正常工作?？蛇x用氯丁橡膠襯里,含鉬不銹鋼電極的電磁流量計(jì),即可滿足污水流量測(cè)量的要求。

2、渦街流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

渦街流量計(jì)作為一種新型流量計(jì),80年代中期以來發(fā)展較快,它在流量測(cè)量方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處,在現(xiàn)代流量測(cè)量中應(yīng)用越來越廣泛。在國內(nèi)使用渦街流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量也愈來愈得到重視,目前我國己有性能優(yōu)良并有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品系列。渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來的,根據(jù)旋渦的不同,檢測(cè)方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應(yīng)力式、磁敏式及差動(dòng)開關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計(jì)幾乎可用于一切可形成旋渦列的場(chǎng)合,不僅可用于封閉的管道,還可用于開放的溝槽。與渦輪流量計(jì)相比,渦街流量計(jì)沒有可動(dòng)的機(jī)械部件,維護(hù)工作量小,儀表常數(shù)穩(wěn)定;與孔板式流量計(jì)相比,渦街流量計(jì)測(cè)量范圍大壓力損失小,準(zhǔn)確度高,安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單。但渦街流量計(jì)的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多,容易在使用現(xiàn)場(chǎng)被忽略而影響流量計(jì)性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計(jì)的原理是在流量計(jì)管道中,設(shè)置一滯流件,當(dāng)流體流經(jīng)滯流件時(shí),由于滯流件表面的滯流作用等原因,在其下游會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱的旋渦,這些旋渦在滯流件的側(cè)后方分開,形成所謂的卡門( Karman)旋渦列,兩列旋渦的旋轉(zhuǎn)方向是相反的,卡門從理論上證明了當(dāng)h/L=0.281(h為兩旋渦列之間的寬度,L為兩個(gè)相鄰旋渦間的距離)時(shí),旋渦列是穩(wěn)定的雷諾數(shù)Re是表征粘性流體流動(dòng)特性的一個(gè)無量綱數(shù),其物理意義是流體流動(dòng)的慣性力與粘滯力的比值。因此,流體的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)渦街流量計(jì)的使用也有一定的影響。如果環(huán)境參數(shù)對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)有影響也會(huì)影響到渦街流量計(jì)的使用性能。#p#分頁標(biāo)題#e#

經(jīng)過實(shí)踐,如下幾個(gè)方面對(duì)渦街流量計(jì)的使用都有影響,應(yīng)對(duì)這些問題進(jìn)行分析。

(1)渦街流量計(jì)的測(cè)量范圍較大,一般10:1,但測(cè)量下限受許多因素限制:Re>10000是渦街流量計(jì)工作的ZUI基本條件,除此以外,它還受旋渦能量的限制,介質(zhì)流速較低,則旋渦的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也低,難以引起傳感元件產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào),旋渦頻率f也小,還會(huì)使信號(hào)處理發(fā)生困難。測(cè)量上限則受傳感器的頻率響應(yīng)(如磁敏式一般不超過400Hz)和電路的頻率限制,因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要對(duì)流速范圍進(jìn)行計(jì)算、核算,根據(jù)流體的流速進(jìn)行選擇。使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件復(fù)雜,選型時(shí)除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外,還要考慮電磁干擾。在強(qiáng)干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場(chǎng)合,磁敏式、壓電應(yīng)力等儀表不能正常工作或不能準(zhǔn)確測(cè)量。

(2)振動(dòng)也是該類儀表的一大勁敵。因此在使用時(shí)注意避免機(jī)械振動(dòng),尤其是管道的橫向振動(dòng)(垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動(dòng)),這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無法抑制和消除的。由于渦街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)影響同樣敏感,故直管段長(zhǎng)度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條件時(shí),是不宜選用的。即使是抗振性較強(qiáng)的電容式、超聲波式,保證流體為充分發(fā)展的單向流,也是不可忽略的。

(3)介質(zhì)溫度對(duì)渦街流量計(jì)的使用性能也有很大的影響。如壓力應(yīng)力式渦街流量計(jì)不能長(zhǎng)期使用在300℃狀態(tài)下,因其絕緣阻抗會(huì)由常溫下的10MΩ
~100MΩ急降至1MΩ~10KΩ,輸出信號(hào)也變小,導(dǎo)致測(cè)量特性惡化,對(duì)此宜選用磁敏式或電容式結(jié)構(gòu)。在測(cè)量系統(tǒng)中,傳感器與轉(zhuǎn)換器宜采用分離安裝方式,以免長(zhǎng)期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。渦街流量計(jì)是一種比較新型的流量計(jì),處于發(fā)展階段,還不很成熟,如果選擇不當(dāng),性能也不能很好發(fā)揮。只有經(jīng)過合理選型、正確安裝后,還需要在使用過程中認(rèn)真定期維護(hù),不斷積累經(jīng)驗(yàn),提高對(duì)系統(tǒng)故障的預(yù)見性以及判斷、處理問題的能力,從而達(dá)到令人滿意的效果。

3、節(jié)流式流量計(jì)選型設(shè)計(jì)

節(jié)流式流量計(jì)是早期大量使用的一種測(cè)量流量的計(jì)量裝置,其歷史ZUI長(zhǎng),用量ZUI多?，F(xiàn)在常見的為圓孔板型和錐形入口板型,其工作原理是在流體管道中加入一孔板節(jié)流件,通過導(dǎo)壓管引入壓差變送器測(cè)出節(jié)流件上、下游的壓差,根據(jù)所測(cè)的壓差經(jīng)過計(jì)算即得出流量的瞬時(shí)值。由于導(dǎo)壓管內(nèi)水的不流動(dòng)性,在較寒冷地區(qū),冬天室外安裝的孔板取壓管容易凍裂(凍住),使差壓儀器無法正常工作。測(cè)量較臟的污水時(shí),孔板需經(jīng)常清洗。如清洗不及時(shí),測(cè)量精度降低,取壓管經(jīng)常被污物堵死,儀表無法使用。用孔板的方式測(cè)流量時(shí)還有壓力損失大、維護(hù)量大等缺點(diǎn)。因此改變?nèi)悍绞?例如用徑距取壓法,就可以減少孔板污物的影響。

以上幾種污水流量測(cè)量流量計(jì)中,電磁流量計(jì)性能較好,節(jié)流流量計(jì)應(yīng)用范圍廣,而渦街流量計(jì)比較新型,并正在不斷發(fā)展。只有了解這幾種流量計(jì)各自的性能,才能對(duì)流量計(jì)選型設(shè)計(jì)好,使污水流量的測(cè)量和控制達(dá)到精確度和可靠性要求。