汙水計（jì）量中電磁流量計與超聲（shēng）波流量（liàng）計選型應用

摘要：針（zhēn）對汙水處理場合的實際特點，在綜合考慮了汙水流量測量安全性、準確性和經濟性等指標後，為汙（wū）水處理單位選定了兩種管道式（shì）流量計（jì），並對其性能進行了綜（zōng）合性比較。

1、引言

流量計量是計量科學的重要組成部分，同時推動與支持了國民經濟的發（fā）展，然而流（liú）量計卻是少（shǎo）數幾種使用比製造艱難的儀表之一。因此在針對某一現實（shí）工（gōng）礦場合進行流量計量的時候，應從實際情況出發，綜（zōng）合（hé）地考（kǎo）慮測量的安全性、準確性（xìng）和經濟性等指標，才能*終實現較好的流量測量。

2、針（zhēn）對汙水處理單位（wèi）的實際工況特點選擇管道式（shì）流量計（jì）

汙水處（chù）理單位作為接收從汙染源排出的汙染物總量或濃度較高（gāo）、達不到排放標（biāo）準要（yào）求或不適應環境容量要求的（de）汙（廢）水，並對（duì）其進行人工強化處理的環節，**需要流量信息，以確定係（xì）統的運行（háng）狀態，以及汙水信息上傳。為了達到綜合效益的（de）*大化，應從安全（quán）性、準確性和經濟性等指標，對汙水處理廠汙水流量計（jì）選型，進行逐一考查。

2.1安全性

汙（wū）水處理廠需要安裝流量計的場合，一般不會設有複雜密集的機械裝置、電氣裝置，所以不會發生機械強度或電氣回路故障而引起（qǐ）事故。汙水處（chù）理單位在（zài）運行中會產生大（dà）量氣體，如甲烷、CO、硫化氫等。其中有些氣體當達到一定濃度（dù）時（shí），是存在安全隱患的，所以（yǐ）在選擇（zé）流（liú）量（liàng）計時，流量計（jì）的防爆性應加（jiā）以考慮。

2.2準確（què）性

為了達到對汙水測量的準（zhǔn）確性，應全麵分析設置在汙水處理單（dān）位的流量計的工（gōng）作（zuò）對象及其特點，從中找到選擇流量計的依據，以及使用時的注意事項。

2.2.1被測量的介質

汙水處理單位的被處理介質是汙水，但是汙水的來源（yuán）不盡相同，各來源汙水的各個指標參（cān）數也有所差別，因此*先應考慮汙水（shuǐ）的來源。

（1）生活汙水是人們在日（rì）常生活中使用過的，並（bìng）被生活廢料所汙染的水。其水質、水量隨季節（jiē）而變化，一般夏季用水相對較多，濃度低；冬季相應量少，濃度高。生活汙水一般不含有毒物質，主要汙染物有有機物、無機鹽類等，且（qiě）多懸浮物。

（2）工業廢水（shuǐ）是在工礦生產（chǎn）活（huó）動中產（chǎn）生（shēng）的廢水，工業廢水（shuǐ）可分為生產汙水與（yǔ）生產廢水。生產汙水是在生產過程中形成、並被生產原料（liào）、半成品或成品等原料所汙染，也包括（kuò）熱（rè）汙染（rǎn）（指生產過程中產生的、水溫超過60℃）的水；生（shēng）產廢水是在生產過程中形成（chéng），但未直接參與生產工藝、未被生產原（yuán）料、半成品或成品等原料所汙（wū）染或隻是溫（wēn）度少有上升的水（shuǐ）。生產汙（wū）水需要進行淨化處理；生產廢水不需（xū）要（yào）淨化處理（lǐ）或僅需（xū）做簡單的處理，如冷卻處（chù）理。生產汙水，它（tā）與（yǔ）生產行（háng）業有關係，不同（tóng）的生產行業，或是同一行業不同的生產工藝（yì）其汙染（rǎn）物也是有很大別的（de）。生（shēng）產汙水中主要汙染物不外（wài）乎：有機需氧物質（zhì）、化學毒物、無機固（gù）體懸浮物、重金屬、酸、堿、植物營養物質、病原體等。

（3）被汙染的（de）雨水主要是（shì）指（zhǐ）初期雨水。由於初期雨水衝刷（shuā）了地表的（de）各種汙染物，汙染程度很高，故宜作淨化處（chù）理。

由此可見，對於汙水處理單位而言，被測量的介質是混合介質，含有（yǒu）一定（dìng）的懸浮物質（zhì）等汙物，因其含有（yǒu）大量物質，往往具有一定的酸堿性、腐蝕性、導（dǎo）電性。由於（yú）汙水中懸（xuán）浮物質且具有一定的腐蝕性，對（duì）於如渦輪式流量計、容積式流量計、差壓（yā）式流量計、轉子（浮子）流量計等接觸式的流（liú）量計，如果進行長時（shí）間的測量，汙水中（zhōng）汙物可（kě）能將流量計堵塞，腐蝕（shí）流量（liàng）計的工作元件（jiàn），使流量計不能正常工作（zuò）。所以在測量汙水流量時，*好應選用非接觸式的流量計，以（yǐ）免被汙水侵蝕無法長時間正常工作。

2.2.2被測量介質的溫度

汙水（shuǐ）處（chù）理單（dān）位通（tōng）常是在常溫常壓（yā）運行，因此可認（rèn）為被測介質的溫度為常溫，所以在進行流量計的選擇時，無（wú）需過多考慮。

2.2.3被測量介質的（de）壓力

汙水處理單位通常是在常溫（wēn）常壓運行，因此可認為被測（cè）介質的（de）溫度為常壓，所（suǒ）以（yǐ）在進行（háng）流量計的選擇時，無需過多考慮。

2.2.4被測量介質的流量

對於不同（tóng）的汙（wū）水處理單（dān）位，其處理能力（lì）有所不同（tóng），其管道直徑大小也不同，需要根據具體的汙水處理單位進行實（shí）際的分析。當管道（dào）的（de）直徑較小時，多數的（de）流量計是能勝任的。由於有些流量計，如差壓流量計，安裝時要求安裝點前後（hòu）應有數倍（bèi）管道直（zhí）徑的直管段長度，但當管徑較（jiào）大時，這點是（shì）很難做到的。在測量大口徑（jìng）管道流量時，電磁（cí）流量計、超聲波流量計和插入式流量計具有較大的（de）優勢。但是結合上述對汙水本身含有懸浮物（wù）且具有一定腐蝕性的特點的分析，插入式（shì）流量（liàng）計在汙水處理單位這樣的工況（kuàng）場合，一般應用較少，不予考慮。

2.3經濟性

在測量精度方麵，電磁流量計要比超聲波流量計要高，但是（shì）兩（liǎng）者的價格都會隨著管徑的增大而（ér）增大。超聲波流量計的（de）測（cè）量（liàng）精度會隨著管徑的增大，變得精確。在實際應用時，應在充分考慮實際要求精度、管徑等因素，作出決定。

根據以上的分析，電磁流量計其測量的精度較（jiào）高，而超聲波流量計的測量精度會隨著管徑的增大，變得（dé）精確。考慮到一般性，較好地麵向不（bú）同的汙水處理單（dān）位，故本（běn）文給出了電磁（cí）流量計與超聲波流量計，作為汙水處（chù）理單位流量計選型的備選方案。針對具（jù）體汙水（shuǐ）處理單位，應根據實際工（gōng）況，如管徑的大（dà）小、要求（qiú）的測量精（jīng）度等，靈活（huó）的選擇電磁流量計（jì）與超（chāo）聲波流量計，以達到較好的效果。

3、電磁流量（liàng）計與超聲波流量計

3.1電（diàn）磁流量計

電磁流量計的測量是基於法拉*電磁感應定（dìng）律，導（dǎo）電介質在電磁場中作切割磁力線運動時，導體會產（chǎn）生電動（dòng）勢為Ed，而該電動（dòng）勢Ed與（yǔ）被測介質流量（流速）成正比。正（zhèng）因（yīn）為電（diàn）動勢隻與介質的流速有關，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幹（gàn）擾。另外，流（liú）量元件檢測出的*初信號，是一個與流（liú）體（tǐ）平均流速成（chéng）精確線性變化的電壓，它與流體的其他性質無關，具有很大的（de）優越性。

根據（jù）汙水具有流量變化大、含雜質、腐蝕性小、有一定的導電能力等特性，測量汙水的流量，電磁流量計是一個很好的選擇（zé）。它結構緊湊、體積小（xiǎo），安裝、操作、維護方便。近幾年電磁（cí）流量計測量係統在（zài）逐步智能（néng）化，儀（yí）表整（zhěng）體密封加（jiā）強，能夠保證在較惡劣的環境下正常工作。鑒於汙水具有一定的腐蝕性，在安裝電磁（cí）流量計時可選用氯丁橡膠（jiāo）襯裏，含鉬不（bú）鏽鋼（OCrI8Ni12Mo2Ti）電*，這樣就可滿足汙水（shuǐ）流量測量的要求。

3.2超聲波（bō）流量計

目前超聲波流量計大致分為兩種：一種為（wéi）多普（pǔ）勒超聲波流（liú）量計（jì），一種是時差式超聲波流量計。多普勒流量計（jì）是利用相位差法測量流速從而測得流量的方法，即當某一已知頻率的（de）聲波在水中運動時，由於液（yè）體本身有一種運動速度，導致超聲波在兩接收器之間的頻率或相位發生相（xiàng）對變化，通過測量這一相對變化就可獲得液體速度，從而測（cè）得流量；時差型流（liú）量計是利用時間差法測量流速，即某一速度的聲波由於流體而使得其在兩接收器之間傳（chuán）播速（sù）度發生變化，通（tōng）過（guò）測量這一相對（duì）變化就可獲得流體流（liú）速。在實際應用中我們多采（cǎi）用的是時差型流量計。

它適用於能傳播超聲波的（de）均勻液體和流速較高的氣體。介質（zhì）溫度範圍（wéi）-10～100℃，介質壓力不受限製。具有量程比寬（kuān），不（bú）受流體的黏度、密度的（de）影響、能測強腐蝕介（jiè）質等特（tè）點（diǎn）。超聲波流量計真正的優勢是用於測量大（dà）口徑管道流量，如汙水處理廠這種用水量大、管徑大的用戶。

4、流量計選型案例分析

4.1針對某汙水處理廠管道式流量（liàng）計（jì）選型

該汙水處（chù）理廠是杭州市*大（dà）的汙水處理廠，其汙水來源主（zhǔ）要是來自杭州市三汙幹管、市經濟技術開發區及餘杭區的工業及生活汙（wū）水，其處理的汙水（shuǐ）來源廣泛，既（jì）包括有工業場合的生產廢水，又有市民產生的生活汙水，具有代（dài）表性。汙水中含有一定的懸浮物（wù）質（zhì）等汙物，具有一定的酸堿性、腐蝕性（xìng）、導電性。

該處理廠滿負荷（hé）運轉每天能處理60萬t汙水，相當於杭州（zhōu）目前（qián）40％左右（yòu）的排汙量。可見該處（chù）理廠的汙水處理能力較強，所以這也決定了在汙水處理流（liú）程中輸（shū）送汙水的（de）管道的直徑也是較大的。經過實際的考查，了解到在提升泵前的管道直徑分別為1800～2200mm。

根據該處理（lǐ）廠的實際特點，在進行流量（liàng）計的選型時，主（zhǔ）要的參（cān）考依據是該處理廠的管道直徑、提升泵前後的（de）直管長（zhǎng）度以及（jí）流體介（jiè）質。汙水處理廠管道內介質具有導電性，且包含懸浮顆粒，因此從（cóng）原理上（shàng）電磁流量計和超聲波（多普勒）流量計都可以應用。

雖然在測量精度方麵，電磁流量計要比超聲（shēng）波流量計高（gāo），但是其價格隨著管道直徑的（de）增大趨勢快於（yú）超聲波流量（liàng）計，在測量大直徑的管道流量時，其經濟性較差。針對該處理廠管徑（jìng）較大的情況，電磁流量計和超聲波（多普勒）流量計都可作為備選方案。若流量計安裝（zhuāng）位置前後能有5～8m（*少3～5m）的直管段，則可以考慮用電磁流量計；若無法保（bǎo）證（zhèng）足夠的直管段、或管（guǎn）道施工不便，則考慮（lǜ）用超（chāo）聲波（多普（pǔ）勒（lè））流（liú）量計。

4.2針對某乳業公司的管道式流量計選型

該（gāi）乳業公司其產生（shēng）的汙水主要是乳品廢水，其具有有（yǒu）機（jī）物（wù）濃度高，油脂含量高，營養物（wù）質濃度高的特點，易腐敗，經過24h浮渣就會變黑且產生臭味。其排放汙水中有機質的含量較高，但是根據其提供的汙水處理廠流程圖（tú），可知其汙水中也包含（hán）一定（dìng）的生活汙水、汙物，具有一定導電性。

根據其提供資料，可知其潛水泵泵後的管徑為80mm，管徑較小。根據該乳業公司提（tí）供（gòng）的：該乳業公司（sī）2016年4～6月數據報表中的流量數據，可知在這段時間內的（de）平均流量較（jiào）小，但（dàn）由於為間斷性排水，因此（cǐ）數據無法反映出管道的平均瞬時流量和*大瞬時流量。根據一般經（jīng）驗，潛水泵出口管流速一般不大於3m/s；或者可以根據潛水泵的名*數據估算（suàn）出口流量，並據此選擇流量計量程。

針對該乳業公司實（shí）際工況（kuàng），選（xuǎn）擇超（chāo）聲波流（liú）量計的成本過於高昂；選擇電磁流量計是比較合適的。由於其（qí）管徑較小，使用電磁流量計的（de）成本不會很高，而且使用電（diàn）磁流量計，可（kě）以達到較為準確的測量結果。

5、結語

根據流量的選型原則，綜合考慮了汙水處理單位的實際工況特點，提出電磁流量計和超聲波（bō）流量計作為汙水（shuǐ）處理單位管道式流量計選型的備選方案。電磁流量計精度（dù）較高，可被用作（zuò）結算計量儀表使用；超聲波流量計在測量大管徑流量方麵具有優勢，其測量（liàng）精度會隨著管（guǎn）徑的增大（dà）。為了達（dá）到對汙水處理廠流量更好地實時監控效果，出具更具權威性的測量結（jié）果，應用綜合考慮，不（bú）同汙水處理單位的實際情況，具體（tǐ）問題具體分析，以便選出具體場合下的*優的汙水處理單位（wèi）汙水管（guǎn）道式流量測量（liàng）裝置。