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典型案例:污水厂进出水水量平衡的校准

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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。

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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)。


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 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:

✦ 检测并记录所显示值的真实性;

✦ 无需技术调整;

✦ 验证测量是否正确。

而调整(Adjustment)的目的是:

✦ 调整或对准测量设备,以消除系统的测量偏差;

✦ 永久改变测量设备的技术调整。

02

 校准的步骤



流量计的校准步骤如下:

❶  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;

❷  选择比拟校准的流量计更高精度的流量计,进行测量;

❸  进行流场网格测量(对横截面的高分辨率速度的分析);

❹  确定横截面中的平均速度,确定平均速度并检测精度(校准);

❺  如果需要,则对拟校准的流量计进行调整(Adjustment)。

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 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。

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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。

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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。

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(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。

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基本操作步骤为:

❶  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;

❷  使用互相关流量计以高分辨率进行自动流量测量;

❸  使用NIVUS COSP技术评估输入数据;

❹  根据测量结果,对拟校准流量计进行校准和调整。

04

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

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地点:德国福希海姆(Forchheim)污水处理厂。


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监视位置的边界条件:


✪ 矩形开放式混凝土通道;

✪ 在沉砂池和一沉池之间;

✪ 上游有90°转弯;

✪ 合流制管网;

✪ 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 客户需求

客户要求,每日的总进水量与总出水量的最大差值<±3%。

因此,需要NIVUS提供:

✔ 多传感器系统(更详细的监控数据);

✔ 详细的评估监控数据;

✔ 基于流速场数据的流量计算。

3 实施方案


① 安装5个NIVUS CS2传感器;

② 监测沿测量路径的流速;

③ 连续数据记录(120组数据/分钟);

④ 观察相关操作条件;

⑤ 使用NIVUS COSP技术进行最终校准(相关奇异性分析)。

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4.4 测量结果

(1)水深0.8米时的流场分布图

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(2)水深0.9米时的流场分布图

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(3)水深1.0米时的流场分布图

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(4)校准结果


连续3个月 (92天)对进出水量进行测量:

✔ 测量位置的非对称和动态流动条件;

✔ 相对于参考值的偏差验证系统:-1.0% to 3.3%;

✔ 每日流入量与流出量之差:-2.5% to 3.7%。

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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

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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。



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