汙（wū）水計量中電磁流量計與超聲波流量計選型應用

摘要（yào）：針對汙水處理場合的（de）實際特點，在綜合考慮了汙水流量測量安（ān）全性、準確性（xìng）和經濟性等指標後，為汙水處理單位選定了兩（liǎng）種管道式流（liú）量計，並對其性能進行了綜合性比較。

1、引言

流量計量是計量科學的（de）重要組成部（bù）分，同（tóng）時推動與支持了國民經濟（jì）的發展（zhǎn），然而流量計卻是少數幾種使用比製造艱難的儀表之一。因此在針對某一現實工礦場合進行流量計量的時候，應從實際情況出發，綜合地考慮測量的安全性、準確性和（hé）經濟性等指（zhǐ）標（biāo），才能*終實現（xiàn）較好的流量測量。

2、針（zhēn）對汙水處理單（dān）位的實際（jì）工況特點選擇管道式流量計

汙水處理單（dān）位作為接收從汙染源排出的汙染物總量或濃度較高、達不到排放標準要求（qiú）或不適應環境容量要求的汙（廢）水，並對其進行人工強化處理（lǐ）的環節（jiē），**需要流量信（xìn）息，以確定係統的運行（háng）狀態，以及汙水信息（xī）上傳（chuán）。為（wéi）了達到綜合效益的*大化，應從安（ān）全性、準確性和經濟性等指標，對汙水處理廠汙水流量計選型，進行逐一考查。

2.1安全性（xìng）

汙水處理廠需要安裝流量計的場合，一般不會設（shè）有複（fù）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（huí）路故障而引起事故。汙水處理單位在運行（háng）中會產生（shēng）大量氣體，如甲烷、CO、硫化氫等。其中有些氣體當達到一定濃度（dù）時，是存在安全隱患的，所以在選擇流量計時，流量（liàng）計的防爆性應加以考慮。

2.2準確性

為了達到對汙（wū）水測量的準確性，應（yīng）全麵分析設置在汙（wū）水（shuǐ）處理單位的流量計的工作對象及其特點，從中找到選擇流量計的依據，以及使（shǐ）用（yòng）時的注意事項。

2.2.1被測量（liàng）的介質

汙水（shuǐ）處理單位的被處理介質是汙水，但是（shì）汙水的來源（yuán）不盡相（xiàng）同，各來源汙水的各（gè）個指標參數也有所差別，因（yīn）此*先應考慮汙水（shuǐ）的來源。

（1）生活汙水是人們（men）在日常生活中（zhōng）使用過的，並被生活廢料所汙染的水。其水質、水量隨季節而變化，一般夏季用水相對較多，濃度（dù）低；冬（dōng）季相應量少（shǎo），濃度高。生活汙水一般不（bú）含有毒物質，主要汙染物有有機（jī）物、無機鹽（yán）類等，且多（duō）懸浮物。

（2）工業廢水是在工礦生產活動中產生的廢水（shuǐ），工業廢水可分（fèn）為生產汙水與生產廢水。生產汙水是在生產過程中形成、並（bìng）被生產原料、半成品或成品等原料所汙染，也（yě）包括熱汙染（rǎn）（指生產（chǎn）過程中產（chǎn）生（shēng）的、水溫超過60℃）的水；生產廢水是在（zài）生產過程中形成，但未直（zhí）接參與生產工藝、未被生產原料、半成品或成品等原料所汙染或隻是溫度少有上升的水。生產汙水需（xū）要進行淨化處理；生產廢水不需要淨化處理或（huò）僅需做簡單（dān）的處理，如（rú）冷卻（què）處理。生產（chǎn）汙水，它與生產行業有關係，不同的生產行業，或是同一行業（yè）不（bú）同的生產工藝其汙染物也是有很（hěn）大別的。生產汙水中主要汙染物不外乎（hū）：有機需氧物質、化學毒物（wù）、無機固體懸浮物、重金屬、酸、堿、植物營養物質、病原體等。

（3）被汙染的雨水主要是指初期雨水。由於初期雨水衝刷了地表的各（gè）種汙染物，汙染程度（dù）很高，故宜作淨化處理。

由此可見，對於汙水（shuǐ）處理單位而言（yán），被測量的介質是混合介質，含有一定的懸（xuán）浮物質等汙物，因（yīn）其含有大量物質，往往（wǎng）具有一定的酸堿性（xìng）、腐蝕性、導電性。由於汙水（shuǐ）中懸浮物質且具有一定的腐蝕性，對於（yú）如渦（wō）輪式流（liú）量計、容積式（shì）流量計、差壓式流量計、轉子（浮子）流量計等接觸式的（de）流量計，如果進行長時（shí）間的測量，汙水中汙物可能將流量計堵塞，腐蝕流量計的工（gōng）作（zuò）元件，使流量計不能正常工作。所以（yǐ）在測量汙水（shuǐ）流量時，*好應選用非接觸式的流量計，以免（miǎn）被汙水侵蝕無法長時間正常工作。

2.2.2被測量介（jiè）質（zhì）的溫度

汙水處理（lǐ）單位通常是在常溫常壓運行（háng），因此可認為被測介（jiè）質的溫度為常溫，所以在（zài）進行流量計的選擇（zé）時，無需過多考慮。

2.2.3被測量介質的壓力

汙水處理單位通常是在常溫常壓運行，因此可認為被測介質的（de）溫度為常壓，所以在進行流量計的選擇時，無需過多考慮。

2.2.4被測量介質的流量

對於不同的汙水處理（lǐ）單位，其處理能（néng）力有所不同，其管道直徑（jìng）大小也不同，需要（yào）根據具體的汙水處理單位進行實際的分析。當管道的直徑較小時，多（duō）數的流量計是（shì）能勝（shèng）任的。由於有（yǒu）些流量計，如差（chà）壓流量計，安裝時要（yào）求安裝（zhuāng）點前後應有數倍管道直（zhí）徑（jìng）的直管段長度，但當管徑較大時，這點是很難（nán）做（zuò）到的。在測量大口徑管道流量時，電磁流量計、超聲波流量計和插入式流量計具有較大的優勢。但是結（jié）合上述對汙水本身含有懸浮物且具有一定腐蝕性的特點的分析，插入式（shì）流量計（jì）在（zài）汙水處理單（dān）位（wèi）這樣的工況場（chǎng）合，一般應用較少，不予考慮。

2.3經濟性（xìng）

在測量精度方麵，電磁流量計要比超聲（shēng）波流量計要高，但是兩者的價格都會隨（suí）著管徑的增大而增大。超聲波流量計的測量精度會隨（suí）著管徑的增（zēng）大，變得精確。在實際應用時，應在充分（fèn）考慮實（shí）際要求（qiú）精（jīng）度、管徑（jìng）等因素，作出決定。

根據以上的分析（xī），電磁流量計其（qí）測量的精度較高，而超聲波流量（liàng）計的測量精度會隨著管（guǎn）徑（jìng）的增大，變（biàn）得精確。考慮到（dào）一般性，較好地麵向不同的汙水處理單位，故本文（wén）給出了電磁流（liú）量計與超聲波流量計，作為汙水處理（lǐ）單位（wèi）流量計選型的備（bèi）選方案。針對具體汙水處理單位，應根據實際工況，如管徑的大（dà）小、要求的測量精度等，靈（líng）活的選擇電磁流量計與超聲波流量計（jì），以達到較好的效果。

3、電磁流量計與超聲波流（liú）量計

3.1電磁流量（liàng）計

電磁流量計（jì）的測量是基（jī）於法拉*電磁感應定律，導電介質在電磁場中作切割磁力線運動時，導體會產生電動勢為Ed，而該電動勢Ed與被（bèi）測介質流量（流速）成正比。正因為電動勢（shì）隻與介質的流速有關，所（suǒ）以電磁流量計一般不受（shòu）溫（wēn）度、壓（yā）力、粘度、密（mì）度等其他外界因素的幹擾。另外，流量元件檢測出的*初信號，是一個與流體平均流速成精確線性變化（huà）的電壓，它與流體的其他性質無關，具有（yǒu）很大的優越性。

根據汙水具有流量變化大、含雜質、腐蝕性小、有一定的（de）導電能力（lì）等特性，測量汙水的流量，電磁流量計是一個很（hěn）好的選擇（zé）。它結構緊湊、體積小，安裝（zhuāng）、操（cāo）作、維護（hù）方便。近幾年電磁（cí）流量計測量係統在逐步智能化（huà），儀表整體密封加（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，在安裝電磁流量計時可（kě）選用氯丁橡膠襯裏，含鉬不鏽鋼（OCrI8Ni12Mo2Ti）電*，這樣就可滿足（zú）汙（wū）水流量測量的要求。

3.2超聲波流量計

目前超聲波流量計大致分為兩種（zhǒng）：一（yī）種（zhǒng）為多普勒超聲（shēng）波流量計，一種是（shì）時（shí）差式超聲波流量計。多普勒流量（liàng）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（yǐ）知頻率的聲波在水中運動時，由於液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（huò）相位發生相對變化，通過測量（liàng）這一相對變化就可獲得液體速度，從而測得流量；時差型流量計是利用時間（jiān）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（jiān）傳播速度發生變化，通過測（cè）量這一相對變化就可獲得流體流速。在實際應用中我（wǒ）們多采用的是時（shí）差型流量計。

它適用於能傳（chuán）播超聲波的均（jun1）勻液（yè）體和流速較（jiào）高的氣體。介質溫度範圍-10～100℃，介質壓力不（bú）受限製。具（jù）有量程比（bǐ）寬，不受流體的黏度、密度（dù）的影響、能測強腐蝕介質等特點。超聲波流量計真正的優勢是用於測量大口徑管道流量，如汙水處理廠這種用水量大、管徑大的用戶。

4、流量計選型（xíng）案例分析

4.1針對某汙水處（chù）理（lǐ）廠管道式流量計選型

該汙（wū）水處理廠是杭州市*大的（de）汙水處理廠，其汙水來源主要是來自杭州市三汙幹管、市經濟技術（shù）開發區及餘杭區的工業（yè）及生活汙水，其處理的汙水來源廣泛，既包括有工業（yè）場合的生產廢水，又有市民（mín）產生的生（shēng）活汙水，具有代表性。汙水中含有一定的懸浮物質等汙物，具有一定的酸堿性、腐蝕性、導（dǎo）電性。

該處理廠滿負（fù）荷運轉每天能處理60萬t汙水，相當於杭州目前40％左右的排汙量。可見該處理（lǐ）廠（chǎng）的汙水處理能力較強，所以這也決定了在汙水處理流程（chéng）中輸送汙水的管道的（de）直徑也是較大的。經過（guò）實際的考查，了解到（dào）在提升泵（bèng）前（qián）的管道（dào）直徑分別為1800～2200mm。

根據（jù）該處理（lǐ）廠的實際特點，在（zài）進行流量計的選型時，主要的參考依據是該處理廠的管道直徑、提升泵前後的直管長度以及流體介質。汙水處理廠管道內（nèi）介質具有導電性，且包含懸浮顆粒，因此從原理上電磁流量計和超聲波（多普勒）流（liú）量計都可以（yǐ）應用。

雖然在測量精度方麵，電磁流量計要比超聲波（bō）流量計高，但是其價格隨著管道直徑的增大趨勢快於超聲波流量計（jì），在測量大直（zhí）徑的管道流量（liàng）時，其經濟性較差。針對該處理廠管徑較大的情（qíng）況，電磁流量計和超聲波（多普勒）流量計都可作為備選方案。若流量計安裝位（wèi）置前（qián）後能有5～8m（*少3～5m）的直管段，則可以考慮用電磁（cí）流量計；若無法保證足夠的（de）直（zhí）管（guǎn）段、或管道施工不便，則考慮用超聲波（多普勒）流量計。

4.2針對（duì）某乳業公司的管道式流量計選型（xíng）

該乳業公司其產生（shēng）的汙水主要是乳品廢水，其具有有（yǒu）機物（wù）濃度高（gāo），油脂含量高，營養物質濃度高的特點，易腐敗，經（jīng）過24h浮渣就會（huì）變黑（hēi）且產生臭味。其排放汙水（shuǐ）中有機質的含量較高，但（dàn）是根據其提供的汙水處理廠（chǎng）流程圖，可知其汙水中也包（bāo）含一定的生（shēng）活（huó）汙（wū）水、汙物，具有一定導電性。

根（gēn）據其提（tí）供資料，可知其潛水泵泵後（hòu）的管（guǎn）徑為80mm，管徑較小。根據該乳業公司提供的：該乳業公司2016年（nián）4～6月數據報（bào）表中的流量數據，可知在這段時間（jiān）內的平均流量較小，但由於為間斷性排水，因此數（shù）據無法反映出管道的平（píng）均瞬時流量和*大瞬時流量。根據一般經驗，潛水泵出口管流速（sù）一般不（bú）大於3m/s；或者可以根據潛水泵的名*數據估算出口流量，並據此選擇流量計量程。

針對該乳業公司實際工（gōng）況，選擇（zé）超聲波流量計的（de）成本過於高昂；選擇電磁流量（liàng）計（jì）是比較合適（shì）的。由（yóu）於其管徑較小，使用電磁流（liú）量計的成本不會很高（gāo），而且使用電磁流量（liàng）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（xíng）原則，綜合（hé）考慮了汙水（shuǐ）處理（lǐ）單位的實際工況特點，提出電磁流量計和超聲波流量計作為汙水（shuǐ）處理（lǐ）單位管道式流量計選型的（de）備選方案。電磁（cí）流量計精度較高，可被用作結算計量儀表使用；超聲波流量計在測量大（dà）管徑流量（liàng）方麵具（jù）有優勢，其測量精度會隨（suí）著管徑的增（zēng）大。為了達到對（duì）汙水處理廠流量更好地實時監控（kòng）效（xiào）果，出具更具權（quán）威（wēi）性的（de）測量結果，應用綜合考慮，不同汙水處理單（dān）位的（de）實際（jì）情況（kuàng），具體問題（tí）具體分析，以便選出具體場合下（xià）的*優的汙水處理單位汙水管道式流量測量裝置。