典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图1) 121212.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203132531413.jpg)
流量测量过程会产生误差。
根据ISO5725-1(1994)《测试方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第1部分:基本原理与定义》,与测量精度相关术语的关系见下图。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图2) 55555555555555.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-23020313262Kc.jpg)
大多数流量计,包括多普勒流量计和电磁流量计,都需要定期的校准(Calibration)和调整(Adjustment)。
1 校准(Calibration)和调整(Adjustment)
这两者都要求(1)测量的可重复性;(2)在相同的水力条件(水位,流速,回水等)获得相同的测量流量值。
但两者的定义有差别。
校准(Calibration)的目的是:
l 检测并记录所显示值的真实性;
l 无需技术调整;
l 验证测量是否正确。
而调整(Adjustment)的目的是:
l 调整或对准测量设备,以消除系统的测量偏差;
l 永久改变测量设备的技术调整。
2 校准的步骤
流量计的校准永久流量测量系统测试
Permanent flow measurement system test
永久流入速度测量系统的测试
Permanently flow into the test of the speed measurement system
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流量计的校准步骤如下:
参观测量点(与计划文件比较)
...
测点的访问(比较计划文件)
...
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l 用独立的测量方法(例如校准的测量翼,感应或非接触式探空仪,超声探空仪等),选择性控制排水速度;
l 用独立的测量方法(例如校准的测量翼,感应或非接触式探空仪,超声探空仪等)选择性控制速度control
l ...
l 与独立的测量方法(例如校准测量翼,电感或acustic探头,超声波探头等。)verlocity的选择性控制à
l ...
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l 选择比拟校准的流量计更高精度的流量计,进行测量;
l 比永久测量装置更高的精度
l ...
l 更高的精度不是永久性测量装置
l ...
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l 验证可转移性
l Verify transferability
l 转让的验证
l Verification of transfer
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l 进行流场网格测量(对横截面的高分辨率速度的分析);
l 作为后处理的流栅测量(对横截面的高分辨率速度的分析)
l Flow grid measurement as post-processing (analysis of high-resolution velocity of cross section)
l 流电网测量(在横截面的高分辨率速度的分析)作为后处理
l Current grid measurement (analysis of high-resolution velocity in cross section) as post-processing
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l 确定横截面中的平均速度,确定平均速度并检测精度(校准);
l 确定横截面中的平均速度,确定平均速度并检测精度(校准)
l Determine the average speed in the cross section, determine the average speed and check the accuracy (calibration)
l 在横截面和平均速度和精度的检测的判定平均速度的测定(校准)
l Determination of the average speed in the cross section and the determination of the average speed and accuracy (calibration)
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l 如果需要,则对拟校准的流量计进行调整(Adjustment)。
3 校准的方法
3.1流场网格测量
对过流断面进行网格化测量,见下图。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图3) 7777777777777777.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203132I0Z7.jpg)
3.2流场网格测量的工具
(1)旋桨流速仪
使用旋桨流速仪,对过流断面进行点流速的测量。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图4) 2222222222222222.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203132R9D1.jpg)
根据测量结果,人为的拟合如下的流场分布图。工作量大,存在人为操作误差。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图5) 1212122.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203133015455.jpg)
(2)互相关流量计
NIVUS推荐采用互相关流量计,直接获得断面的流场分布图。
基本操作步骤为:
基本
...
基础知识
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l 根据VDI / VDE 2640德国工程师协会标准(过流断面中的网格流量测量)组织实施;
l VDI / VDE 2640(流量横截面中的网格测量)
l ...
l VDI / VDE 2640(电网测量中的流动横截面)
l ...
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l 使用互相关流量计以高分辨率进行自动流量测量;
l 使用互相关方法以高分辨率自动监视
l ...
l 使用互相关方法以高时间分辨率自动监测
l ...
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l 使用NIVUS COSP技术评估输入数据;
使用NIVUS COSP技术评估输入数据
...
使用NIVUS COSP科技输入数据的评估
...
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实作
Implement
履行
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流网测量评估
Drift network measurement evaluation
流电网测量的评价
Evaluation of current grid measurement
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l 根据测量结果,对拟校准流量计进行校准和调整。
4 案例分析:污水处理厂流量测量的校准,调整和验证
4.1 测量边界条件
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图7) 1212122122.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203133252T4.jpg)
l 地点:德国福希海姆(Forchheim)污水处理厂;
l 污水处理厂流量测量的校准,调整和验证福希海姆(德国)
l ...
l 校准,调整和污水处理厂流入速率测量Forchheim的验证(德国)
l ...
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l 监视位置的边界条件;
监视位置的边界条件
...
在监控位置的边界条件
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-矩形开放式混凝土通道;
-矩形开放式混凝土通道
...
- 长方形开放混凝土通道
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-在沉砂池和一沉池之间;
-在砂池和初级澄清池之间
-Between the sand tank and the primary clarification tank
- 沙器和初级澄清池之间
-Between sand container and primary clarifier
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-下游有2条车道的沙坑(运行中有1条车道)
-Bunker with 2 lanes downstream (1 lane in operation)
- 下行2车道沙器(1个操作泳道)
-Downward 2-lane sander (1 operating lane)
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-上游有90°转弯;
-90°曲线上游
-90° curve upstream
- 90°曲线的上游
-Upstream of the 90° curve
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-合流制管网;Þ
-组合下水道系统Þ
-Combined sewer systemÞ
- 合流systemÞ
-Confluence systemÞ
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-预期复杂的不对称流动条件。
现有流量计:总进水和总出水,2组电磁流量计。
4.2 客户的需求 要求客户的准确性:
要求客户的准确性:
Accuracy required by customers:
对于精度要求的客户:
For customers who require precision:
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客户要求,每日的总进水量与总出水量的最大差值<±3%
日进水量与出水量的最大差值±3%
The maximum difference between daily water inflow and outflow is ±3%
最大差值每日流入量每日流出物体积±3%
Maximum difference of daily inflow daily outflow volume ± 3%
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-比经过验证的测量更准确Þ
-More accurate than verified measurements Þ
- 不是经过验证的测量Þ更准确
-Not a validated measurement Þ more accurate
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因此,需要NIVUS提供:
校准传感器的使用Þ
Use of calibration sensorsÞ
使用校准的传感器的Þ
Þ using calibrated sensor
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l 多传感器系统(更详细的监控数据);
l 多传感器系统(更详细的监控数据)
l Multi-sensor system (more detailed monitoring data)
l 多传感器系统(更详细的监视数据)
l Multi-sensor system (more detailed monitoring data)
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l 详细的评估监控数据;
l 详细的评估监控数据Þ
l Detailed evaluation monitoring data Þ
l 详细的评估监测数据Þ
l Detailed evaluation and monitoring data Þ
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l 基于流速场数据的流量计算。
4.3 实施方案
l 安装5个NIVUS CS2传感器;
l 监测沿测量路径的流速;
l 连续数据记录(120数据/分钟);
l 观察相关操作条件;
l 使用NIVUS COSP技术进行最终校准(相关奇异性分析)。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图8) 8888888888888.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203133509528.jpg)
4.4 测量结果
(1)水深0.8米时的流场分布图
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图9) 0000000000.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203133625O3.jpg)
(2)水深0.9米时的流场分布图
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图10) 6666666666.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203133HS46.jpg)
(3)水深1.0米时的流场分布图
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图11) 22222222222.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203133Z2147.jpg)
(4)校准结果
连续3个月 (92天)对进出水量进行测量:
l 测量位置的非对称和动态流动条件;
l 相对于参考值的偏差验证系统:-1.0% to 3.3%;
l 每日流入量与流出量之差:-2.5% to 3.7%。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图12) 4444444444444.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-23020313401B34.jpg)
根据上述测量结果,调整电磁流量计的参数,进行为期25天的验证。最后的测量结果:每日进水量与出水量之差: -0.8% to 0.4%,满足客户要求。
![典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准(图13) 666666666666.jpg](/uploads/allimg/20230203/1-230203134112B1.jpg)
5 结论
互相关流量计可以用于其他流量计的校核;
多组互相关流量计的叠加,能够增加校核的精度;
通常,建议以月为单位的长周期校核。