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

1、電磁流量計選型設計

電磁流量計自20世紀50年代末國內工業(yè)應用以來(lái),七八十年代在流量測量中運用和發(fā)展很快。電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應定律,即被測介質(zhì)垂直于磁力線(xiàn)方向流動(dòng),因而在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線(xiàn)都垂直的方向上產(chǎn)生一感應電動(dòng)勢EX感應電動(dòng)勢EX與被測介質(zhì)流量(流速)成正比,電磁流量計不受溫度、壓力、粘度、重度等外界因素的影響,測量管內部無(wú)收縮或凸出部分的壓力損失,另外,流量元件檢測出的ZUI初信號,是一個(gè)與流體平均流速成精確線(xiàn)性變化的電壓,它與流體的其他性質(zhì)無(wú)關(guān),具有很大的優(yōu)越性。根據污水具有流量變化大、含雜質(zhì)、腐蝕性小、有一定的導電能力等特性,測量污水的流量,電磁流量計是一個(gè)很好的選擇。它結構緊湊、體積小,安裝、操作、維護方便,如測量系統采用智能化設計,整體密封加強,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,即可滿(mǎn)足污水流量測量的要求。

2、渦街流量計選型設計

渦街流量計作為一種新型流量計,80年代中期以來(lái)發(fā)展較快,它在流量測量方面有著(zhù)諸多的優(yōu)點(diǎn)和長(cháng)處,在現代流量測量中應用越來(lái)越廣泛。在國內使用渦街流量計進(jìn)行流量測量也愈來(lái)愈得到重視,目前我國己有性能優(yōu)良并有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品系列。渦街流量計是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來(lái)的,根據旋渦的不同,檢測方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應力式、磁敏式及差動(dòng)開(kāi)關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計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(kāi)放的溝槽。與渦輪流量計相比,渦街流量計沒(méi)有可動(dòng)的機械部件,維護工作量小,儀表常數穩定;與孔板式流量計相比,渦街流量計測量范圍大壓力損失小,準確度高,安裝與維護簡(jiǎn)單。但渦街流量計的環(huán)境相關(guān)參數較多,容易在使用現場(chǎng)被忽略而影響流量計性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計的原理是在流量計管道中,設置一滯流件,當流體流經(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)生兩列不對稱(chēng)的旋渦,這些旋渦在滯流件的側后方分開(kāi),形成所謂的卡門(mén)( Karman)旋渦列,兩列旋渦的旋轉方向是相反的,卡門(mén)從理論上證明了當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),旋渦列是穩定的雷諾數Re是表征粘性流體流動(dòng)特性的一個(gè)無(wú)量綱數,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)對渦街流量計的使用也有一定的影響。如果環(huán)境參數對流體流動(dòng)狀態(tài)有影響也會(huì )影響到渦街流量計的使用性能。#p#分頁(yè)標題#e#

經(jīng)過(guò)實(shí)踐,如下幾個(gè)方面對渦街流量計的使用都有影響,應對這些問(wèn)題進(jìn)行分析。

(1)渦街流量計的測量范圍較大,一般10:1,但測量下限受許多因素限制:Re>10000是渦街流量計工作的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,則旋渦的強度、旋轉速度也低,難以引起傳感元件產(chǎn)生響應信號,旋渦頻率f也小,還會(huì )使信號處理發(fā)生困難。測量上限則受傳感器的頻率響應(如磁敏式一般不超過(guò)400Hz)和電路的頻率限制,因此設計時(shí)一定要對流速范圍進(jìn)行計算、核算,根據流體的流速進(jìn)行選擇。使用現場(chǎng)環(huán)境條件復雜,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。在強干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場(chǎng)合,磁敏式、壓電應力等儀表不能正常工作或不能準確測量。

(2)振動(dòng)也是該類(lèi)儀表的一大勁敵。因此在使用時(shí)注意避免機械振動(dòng),尤其是管道的橫向振動(dòng)(垂直于管道軸線(xiàn)又垂直旋渦發(fā)生體軸線(xiàn)的振動(dòng)),這種影響在流量計結構設計上是無(wú)法抑制和消除的。由于渦街信號對流場(chǎng)影響同樣敏感,故直管段長(cháng)度不能保證穩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)溫度對渦街流量計的使用性能也有很大的影響。如壓力應力式渦街流量計不能長(cháng)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,輸出信號也變小,導致測量特性惡化,對此宜選用磁敏式或電容式結構。在測量系統中,傳感器與轉換器宜采用分離安裝方式,以免長(cháng)期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。渦街流量計是一種比較新型的流量計,處于發(fā)展階段,還不很成熟,如果選擇不當,性能也不能很好發(fā)揮。只有經(jīng)過(guò)合理選型、正確安裝后,還需要在使用過(guò)程中認真定期維護,不斷積累經(jīng)驗,提高對系統故障的預見(jiàn)性以及判斷、處理問(wèn)題的能力,從而達到令人滿(mǎn)意的效果。

3、節流式流量計選型設計

節流式流量計是早期大量使用的一種測量流量的計量裝置,其歷史ZUI長(cháng),用量ZUI多?，F在常見(jiàn)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流件,通過(guò)導壓管引入壓差變送器測出節流件上、下游的壓差,根據所測的壓差經(jīng)過(guò)計算即得出流量的瞬時(shí)值。由于導壓管內水的不流動(dòng)性,在較寒冷地區,冬天室外安裝的孔板取壓管容易凍裂(凍住),使差壓儀器無(wú)法正常工作。測量較臟的污水時(shí),孔板需經(jīng)常清洗。如清洗不及時(shí),測量精度降低,取壓管經(jīng)常被污物堵死,儀表無(wú)法使用。用孔板的方式測流量時(shí)還有壓力損失大、維護量大等缺點(diǎn)。因此改變取壓方式,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量流量計中,電磁流量計性能較好,節流流量計應用范圍廣,而渦街流量計比較新型,并正在不斷發(fā)展。只有了解這幾種流量計各自的性能,才能對流量計選型設計好,使污水流量的測量和控制達到精確度和可靠性要求。