排水管网流量和液位测量是行业的痛点、技术难点和关注热点。在和同行的线下沟通中,我们发现普遍对流量测量存在某些误区。为了系统的介绍排水管网流量和液位测量,我们从本周开始对NIVUS微信公众号做如下调整:每周将分别介绍1篇主旨文章、1篇相关产品简介、1篇典型案例和1篇应用拓展;并增设“有问有答”专栏,每周回答大家关注的问题。
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污水处理厂总出水管通常为重力流自流,经常为非满管。如果采用电磁流量计,则需要设置倒虹吸,土建工作量大,低流速情况下误差大;如果采用超声波流量计,则在水中悬浮物较小情况下,如何有足够的反射物以便确保测量精度?这些是困扰设计单位和使用单位的难题。
下面,介绍某地下污水厂出水总管的流量测量解决方案,供大家参考。
某地埋式污水处理厂总出水管的情况如下:
l DN1200mm混凝土管,流量约1200m3/h;
l 安装位置的管道平直段约10米,在道路下方,无法开挖;
l 排水为滤布滤池出水,水质达到准四类水标准,悬浮物低于5mg/L;
l 液位波动大,从低液位到满管;
l 流速波动大;
l 电磁流量计无法满足使用要求。
通常,大多采用电磁流量计作为污水处理厂总出口的流量测量。电磁流量计的缺点是:
(1) 无法实现非满管的流量测量;
(2) 低流速时测量误差大;
(3) 需要开挖和设置超越管。
根据要求,管道的流量测量的要求如下:
l 测量管道的瞬时流速、瞬时流量、液位、水温和累计流量,其中流量测量误差<±3%;
l 低悬浮物情况下,保持稳定的测量精度;
l 在低流速和高流速情况下,保持稳定的测量精度;
l 在需要0cm至100%满管整个液位范围内,保持测量高精度;
l 要求方便安装和维护;
l 使用寿命长,尽可能免维护。
前面的文章讨论过,排水管网高精度的流量测量,需要采用速度-面积法流量计。测量流量Q需要测量两个因素:平均流速和过流面积。 采用以下通用计算公式:
Q = v(平均) • A
常用的速度面积法流量计,包括超声波多普勒流量计、超声波互相关流量计和超声波时差法流量计。
考虑到要求流量测量误差<±3%,因此将超声波多普勒流量计排除在外。
考虑到管道内的液位波动很大,预计从0cm至100%满管。而超声波时差法流量计传感器的尺寸原因,在DN1200mm管中的测量范围是30%至100%。因此将超声波时差法流量计排除在外。
安装方式具体见图4-1(a)。每套包括1组空气超声波传感器和1组流速/水中超声波/静压式液位计组合传感器。
(1) 1组空气超声波传感器,安装在排口管道断面中心垂线顶部,垂直向下;用于0cm至6cm超低液位的流速、流量和空气温度的测量;
(2) 1组流速、水中超声波和静压式液位计的组合传感器,安装在排口断面底部,垂直向上;用于6cm至100%满管的流速、流量和水温测量;
(3) 通过两种传感器的组合,实现0cm至100%满管的流量精确测量。
本项目中,选用RMS 涨圈进行安装。
l 可以适用于DN150至DN2000的管道内安装,
l 可以用于满管/非满管的测量;
l 无需工具,5分钟内的快速安装;
l 在水中含次氯酸钠情况下,可以选用1.4461或1.4462材质。
这种布置方式的优点是:
l 测量精度高(流量测量精度约为1-3%);
l 数据质量好;
l 对测量前后平直段的要求相对较低。
变送器上可以看到实时的流场动态分布图,在液位0.317米时也可以看到16层平均流速。
该套设备于2020年6月安装,迄今一直稳定运行。下图为2020年7月的实际测量结果。其中红框内为检修时,流量降低所致。
从图中可以看到:
l 数据完好率100%,数据可用率100%;
l 一个月内液位基本在0.3至0.4米之间波动(管道直径1.2米);
l 流速基本稳定;
l 当液位低至0.1m时,也能稳定测量流速。
6参数设置
l 在出水悬浮物5mg/L情况下,互相关流量计适用于污水厂总排口的流量测量;
l 采用流速传感器+空气超声波的组合测量,解决了0cm至100%满管时的流量测量;
l 根据业主反馈,此流量计的测量值与其他过程仪表的测量结果匹配度高,实际测量结果获得业主的高度认可。
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(红框内)
鉴于排水管网流量和液位测量的复杂性,如果您有测量需求,建议您通过电话、微信或微信公众号直接联系我们。我们将根据您的测量需求和预算范围,选择合适的流量计和安装方式,并可以提供后续的数据分析等增值服务。
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