概述

生活污水流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體的體積流量計(jì),生活污水流量計(jì)的測量通過是一段無阻流檢測件的光滑直管,因不易阻塞是用于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流,儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力,節(jié)能*,所測得的體積流量,實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和導(dǎo)電率(只要在某閾值以上)變化明顯的影響,測量范圍度大201~501,前置直管段要求較低。它在上世紀(jì)五十年代初就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的應(yīng)用,經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展和改進(jìn),目前已經(jīng)成為一種性能優(yōu)異,在冶金、化工、輕工、給排水等許多行業(yè)應(yīng)用極為廣泛的流量計(jì)量儀表,近年來我公司先后投入400多萬元來完善水計(jì)量,通過對各類流量儀表的論證確定為生活污水流量計(jì),特別是用管段式生活污水流量計(jì)(滿管)來計(jì)量明渠水計(jì)量方式為國內(nèi)*,在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)安裝實(shí)施過程中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。要真正發(fā)揮生活污水流量計(jì)的高精度、高穩(wěn)定性等優(yōu)異性能,必須要注意它的正確選擇和正確使用。

生活污水流量計(jì)存在問題

總結(jié)以往使用生活污水流量計(jì)的經(jīng)驗(yàn),造成生活污水流量計(jì)安裝使用失敗的原因?yàn)?口徑與量程的選擇不合理;忽略了對襯里材料的選擇及襯里耐負(fù)壓狀態(tài);電極材料和電極形式的選擇不合理;忽略了接地環(huán)的使用;流量計(jì)類型的選擇不當(dāng);忽略了傳感器安裝的位置要求前后直管段。

生活污水流量計(jì)的正確選擇

針對上述存在的問題,下面逐一的論述一下如何設(shè)計(jì)選型、注意事項(xiàng)和正確使用。

在決定選用生活污水流量計(jì)(由傳感器、轉(zhuǎn)換器和連接電纜組成)作為流量計(jì)表之后,首先需要確定下述幾個(gè)工藝參數(shù),然后根據(jù)參數(shù)正確選擇使用儀表。

這些工藝參數(shù)分別是:被測介質(zhì)的性質(zhì)(是否為電導(dǎo)液體,是否有腐蝕性,是否含固體顆粒):工藝管道內(nèi)徑,材質(zhì)(是否為非金屬管道或內(nèi)部涂敷絕緣材料的管道);被測介質(zhì)的溫度、壓力、流量;儀表安裝位置和場所(室內(nèi)或室外,地上或地下,以便解決定防水等級和防爆要求);儀表形式(一體或分體型,分

體型傳感器與轉(zhuǎn)換器之間電纜長度)等。

使用生活污水流量計(jì)的前提是被測介質(zhì)必須導(dǎo)電,介質(zhì)的電導(dǎo)率只要超過儀器的閾值,即使有變化也不會影響測量值。生活污水流量計(jì)的通過閾值一般是在100~10LsPcm。

口徑與量程的選擇

生活污水流量計(jì)是一種作為直管段連接在工藝管道上的流量計(jì),因此必須首先確定它的口徑,傳感器口徑不一定與工藝管道口徑相同,應(yīng)視流量而定,曾經(jīng)有過設(shè)計(jì)選型按管道口徑來定傳感器口徑,因?qū)嶋H用量小,儀表投運(yùn)后不計(jì)量,造成儀表安裝失敗,重新設(shè)計(jì)裝表。

下面分四種情況來考慮:

1)對于粘度不高的液體(例如水),管道流速大多設(shè)計(jì)成經(jīng)濟(jì)流速,即(1.5~3mPs),在這種管段上,一般來說都選擇傳感器口徑與管道口徑相同或者略小一些(可在傳感器前后安裝變徑管)。選擇傳感器口徑時(shí),讓傳感器內(nèi)滿度流量時(shí)的流速在1.0~10mPs之間。上限流速在原理上是不受限制的,但流速太高,使襯里受到較強(qiáng)的沖刷,容易被損壞,建議流速不超過5mPs,超過10mPs的流速就極為罕見了,因此,傳感器口徑也不能選的太小。滿度流量時(shí)的流速下限一般為1mPs,zui小也要大于0.5mPs,否則不能保證計(jì)量精度。

2)對于粘度稍大或有沉積物的液體,選用傳感器口徑時(shí)應(yīng)使流速不低于2mPs,選用3~4mPs或更高些,以便用液體自清潔,防沉積。

3)對于礦漿等磨損性能強(qiáng)的液體,常用流速應(yīng)低于2mPs,zui大不超過3mPs,以降低對襯里和電極的磨損。

4)對于接近閾值的低導(dǎo)電率液體,在選用傳感器口徑時(shí),應(yīng)盡可能使用較低流速(略小于0.5mPs,zui大不超過1mPs),因?yàn)榱魉偬岣?流動噪聲會增加,而出現(xiàn)輸出晃動現(xiàn)象(關(guān)于流動噪聲見電極材料一節(jié)電極表面效應(yīng)部分)。

襯里材料的選擇

傳感器常用的襯里材料有氟塑料、氯丁橡膠、聚氨酯橡膠、氧化鋁陶瓷和玻璃鋼等。氟塑料包括聚氟乙烯(PTFE)、全氟乙丙稀(F-46或FEP)、改性聚四氟乙烯(PFA)、四氟乙烯與乙烯供聚物(F-40)。

根據(jù)介質(zhì)的情況可選用不同的襯里,例如,污水(河水)、泥漿計(jì)量應(yīng)選用聚氨酯橡膠襯里,高爐爐壁循環(huán)水泄漏檢測計(jì)量,要求其*性強(qiáng),溫度高,這種情況下要選用氧化鋁陶瓷襯里。下面就常用襯里作一簡介。

1)聚四氟乙烯在氟塑料中有*的耐化學(xué)腐蝕特性,除液氟、液氧等,可以抗所有化學(xué)介質(zhì)的腐蝕。可耐180e的高溫介質(zhì),適宜腐蝕性介質(zhì),但耐磨損性能差。由于它與測量管不能粘接,也不能注塑,只能與測量管緊貼配套,因此不能用于負(fù)壓狀態(tài)。它內(nèi)表面光滑,不宜附著沉積層,也適宜衛(wèi)生類介質(zhì)。

2)改性聚四氟乙烯性能與聚四氟乙烯基本相同,他可以模壓或注塑成型,與測量管有較強(qiáng)的粘接力,能用于管道負(fù)壓狀態(tài)。

3)聚丁橡膠耐一般低濃度酸、堿、鹽介質(zhì)的腐蝕,有*的彈性,高強(qiáng)的扯斷力,耐磨性能好?？赡?0℃以下的介質(zhì)溫度。不耐氧化性的介質(zhì)的腐蝕。較多用于水和一般污水。

4)聚氨酯橡膠有*的耐磨性能,相當(dāng)天然橡膠的10倍。耐腐蝕性差,不能用于酸、堿液和有機(jī)溶劑混合液。適用于較低的溫度(一般在40℃以下)。使用于含固體顆粒的礦漿等介質(zhì)。

5)氧化鋁陶瓷耐磨性能約為聚氨酯橡膠的10倍。高溫高壓下不變形,但不耐介質(zhì)溫度劇變、耐腐蝕,耐機(jī)械沖擊性差,防止夾裝受力不均。

電極材料和電極形式的選擇

1)電極材料的選擇。對測量介質(zhì)的耐腐蝕是選擇電極材料首先考慮的因素,其次是考慮鈍化等表面效應(yīng)及所形成的噪聲。生活污水流量計(jì)電極的耐腐蝕性要求很高,不允許腐蝕,或嚴(yán)格地說只允許極低的腐蝕速率,否則會破壞電極與襯里間的密封性。若介質(zhì)泄漏,輕則破壞絕緣使儀表不能工作,重則*損壞傳感器。

常用電極材料有含鉬不銹鋼(Mo2Ti)、哈氏合金(Hc,HB)、鈦、鉭、鉑銥合金等。此外還有導(dǎo)電橡膠。

導(dǎo)電氟塑料等低噪聲電極。下面就它們的適用范圍作簡單介紹:

2)電極表面效應(yīng)。電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素,但是電極的表面效應(yīng)又是影響使用的一個(gè)因素,有時(shí)材料對介質(zhì)有很好的耐腐蝕性,但不一定是適用的電極材料,還要考慮電極表面效應(yīng)的問題。

電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)及極化現(xiàn)象、電極的觸媒作用等三個(gè)方面。化學(xué)反應(yīng)是指電極表面與被測介質(zhì)接觸后形成鈍化膜和氧化層的反應(yīng)。例如鉭與水接觸就會被氧化,生成絕緣層。電化學(xué)及極化現(xiàn)象會產(chǎn)生干擾電勢而形成噪聲。漿液噪聲和流動噪聲即是電極表面噪聲的表現(xiàn)。觸媒作用是被測介質(zhì)在電極的作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測量的現(xiàn)象。例如鉑電極在測量雙氧水時(shí)在電極表面生成氣霧。

3)電極形式的選擇。電極形式一般分為標(biāo)準(zhǔn)型、可清洗型和可更換型三種類型:

標(biāo)注型電極是不可清洗的,需在安裝前將電極清洗干凈,清除油污。這種電極適用于無沉積物、無油污、無結(jié)晶物的流體,例如自來水,啤酒,一般酸,堿溶液等。

可清洗型電極用于測量容易粘附或沉淀結(jié)垢的流體(機(jī)械清洗、電化學(xué)清洗和超聲波清洗)。以便在流量測量不間斷的情況下清除粘附物或沉積物,以保證測量精度。

可更換型電極一般用于電極沉積物較難清洗的流體。

關(guān)于接地環(huán)的使用

生活污水流量計(jì)工作時(shí)要求被測介質(zhì)必須是地電位,一般是通過管道或法蘭接地,若連接傳感器的工藝管道相對被測介質(zhì)是絕緣的(塑料管道或有絕緣襯里的管道),就必須選用接地環(huán)或帶接地電極的傳感器,使被測介質(zhì)處于地電位,在實(shí)際設(shè)計(jì)安裝時(shí)容易被忽視。

接地環(huán)的形式又分為普通型和保護(hù)型,一般使用普通型,若被測介質(zhì)是磨損性的,宜使用帶頸的保護(hù)接地環(huán),以保護(hù)進(jìn)口端的襯里,延長使用壽命。若口徑在200mm以下的生活污水流量計(jì),選用聚四氟乙烯襯里時(shí),應(yīng)選用接地環(huán),以保證在管道連接安裝時(shí)保護(hù)襯里不受損壞。接地環(huán)通常是不銹鋼或Hc合金的。

流量計(jì)類型的選擇

生活污水流量計(jì)按組裝方式有一體型和分體型兩種類型。在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)充分重視(zui容易被忽視),在地下或易被水淹的地方裝表,一定選用分體型安裝方式,同時(shí)選好連接電纜的長度。這方面有過沉痛的教訓(xùn),凈化站在儀表井內(nèi)安裝4臺一體型生活污水流量計(jì),在一次跑水事故中被淹,結(jié)果表頭(電路板部分)全部損壞,凈化站無法正常工作,影響了公司生產(chǎn)。

1)分體型是生活污水流量計(jì)較普遍的應(yīng)用形式。傳感器單獨(dú)接在工藝管道上,轉(zhuǎn)換器安裝在相距數(shù)米或百余米的其他地方,中間用電纜相連接。分體型的流量計(jì)可以使得轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場,也便于觀測和調(diào)整設(shè)定的參數(shù)。

2)一體型是將轉(zhuǎn)換器和傳感器組裝在一起成為一個(gè)整體,連接線在儀表內(nèi)部,使用比較簡單,而且由于不用長電纜,外界干擾比較小。一體型的流量計(jì)一般用于小口徑的儀表,但是若傳感器安裝在高處或難于觀測的場合,高溫或有較大振動的場合,轉(zhuǎn)換器的電子元件較難承受,則不宜使用一體型的生活污水流量計(jì)。

生活污水流量計(jì)的應(yīng)用

生活污水流量計(jì)的安裝

生活污水流量計(jì)的安裝正確與否,是計(jì)量儀表能否正常工作的關(guān)鍵,安裝過程中除了嚴(yán)格按安裝原則執(zhí)行外,怎樣與前后設(shè)備的組合也直接影響儀表的正常運(yùn)行,例如,深井泵計(jì)量生活污水流量計(jì)應(yīng)安裝在止回閥的下游,即泵的出口處安裝閥門和止回閥,然后讓開所需的直管段再裝傳感器,否則,一旦停泵止回閥后將產(chǎn)生很強(qiáng)的負(fù)壓(幾十米水柱產(chǎn)生的吸力),將使傳感器的襯里脫落而損壞儀表。

安裝原則

1)傳感器測量管在使用中被測介質(zhì)必須滿管工作;

2)被測介質(zhì)在測量管中必須處于地電位;

3)安裝位置不會在測量管內(nèi)造成負(fù)壓;

4)安裝位置不會在測量管內(nèi)存在氣泡;

5)在測量管中介質(zhì)電導(dǎo)率分布要求大體均勻,傳感器安裝要避開容易產(chǎn)生電導(dǎo)率不均勻的場所,如在水中加入藥液選在傳感器的下游實(shí)施;

6)被測介質(zhì)為混合物時(shí),其在測量管中的分布應(yīng)力求均勻。

傳感器的安裝

1)安裝場所。測量混合相流體時(shí),選擇不會引起相分離的場所;盡量避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓;選擇振動小的場所;避免附近有大電機(jī)、大變壓器等,以免對流量計(jì)電磁場有干擾;選擇易使傳感器能單獨(dú)接地的場所;盡可能避開有高濃度腐蝕性氣體的環(huán)境;安裝環(huán)境的溫度和濕度要在儀表規(guī)定的范圍之內(nèi);在雨淋或浸水的安裝環(huán)境中,要注意儀表的防水等級(IP68防塵防潛水級)。

2)安裝位置和流動方向。傳感器安裝的位置要求前后都有一定長度的直管段,以保證流體平穩(wěn),上游一般要求(90b彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后)直管段長度是前5D,不同開度的閥則需10D,下游直管段為2~3D(D為傳感器內(nèi)徑);但要防止蝶閥閥片深入到傳感器測量管內(nèi),如閥不能全開時(shí),應(yīng)按閥截流方向和電極軸成45o角度安裝,則附加誤差可大為減少。

傳感器安裝方向可以水平、垂直或傾斜,不受限制。但是測量固液兩相流體時(shí)垂直安裝并自下而上流動,不要水平安裝,以避免襯里下半部磨損嚴(yán)重,或低流速固相沉淀等問題;水平安裝時(shí)要使電極軸線平行于地平線,以免電極被流體中沉積物覆蓋,或液體中偶存氣泡擦過或遮住電極表面,使信號不穩(wěn)定;傳感器上流一側(cè)要遠(yuǎn)離閥門、彎頭等影響流體流動的裝置,下流一側(cè)不能安裝水泵,以防止形成負(fù)壓;安裝位置盡量考慮便于人員現(xiàn)場維修。

3)傳感器的接地。為避免外界寄生電勢的干擾,傳感器必須單獨(dú)接地,接地電阻要低于10歐姆;被測介質(zhì)流過傳感器時(shí)要處于低電位。在連接傳感器的管道內(nèi)若有絕緣層或是非金屬管道時(shí),傳感器兩側(cè)應(yīng)裝接地環(huán)或接地電極。

轉(zhuǎn)換器的安裝

注意防水、防塵和防震;周圍環(huán)境不含有腐蝕性氣體;轉(zhuǎn)換器一般安裝在室內(nèi),或防雨、保溫箱內(nèi);轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的連接長度越短越好,以減少分布電容的影響,為避免干擾,信號電纜必須單獨(dú)穿在有接地保護(hù)的鋼管內(nèi)。

焦化廠明渠水的計(jì)量方案是將明渠過水改為兩根1m(1.2m)管道過水,在管道上安裝生活污水流量計(jì),同時(shí)為保證滿管,確保精度,采用了傾斜安裝的方式。

本次設(shè)計(jì)在來水進(jìn)入流量計(jì)以前設(shè)置自動除污機(jī)及格柵以保證將粗大的懸浮物等去除,在格柵后面設(shè)置了小調(diào)節(jié)池,可以起到一定的沉淀作用,同時(shí)對來水進(jìn)行均勻分配,分別流入兩根安裝流量計(jì)的管道,在流量計(jì)后面的管道上方設(shè)置了短管,短管深入管道,在通上高壓水時(shí)就可沖洗管道內(nèi)的淤泥。

這樣就可以保證即使在枯水季節(jié),流量計(jì)位置依然能保證滿管,確保流量計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確度。

生活污水流量計(jì)的使用

1)運(yùn)行前首先檢查安裝和接地是否正確;

2)被測介質(zhì)必須是電導(dǎo)率超過5LsPcm的導(dǎo)電液體;

3)慢慢開啟傳感器兩側(cè)的閥門,使液體流過;

4)使被測介質(zhì)充滿傳感器的測量管;

5)關(guān)閉兩層閥門,使液體靜止?fàn)顟B(tài)下檢查和調(diào)整零輸出(儀表投運(yùn)前,通電后必須在傳感器充滿液體靜止?fàn)顟B(tài)下調(diào)整零點(diǎn));

6)開啟閥門,進(jìn)行測量;

7)在運(yùn)行一個(gè)階段后,應(yīng)對儀表做定期檢驗(yàn),以保證儀表正常工作;

8)粗略地測量電極間阻值:斷開傳感器與轉(zhuǎn)換器間信號連線,用萬用表測量兩電極與地端的電阻值,是否在制造廠規(guī)定值范圍內(nèi),且所測得兩阻值大體相同;

9)檢查電極絕緣電阻:傳感器放空液體,擦凈內(nèi)壁,待*干燥后用兆歐計(jì)測量兩電極與接地端子間的電阻值;

10)檢查激磁線圈絕緣電阻:卸下傳感器激磁線圈端子與轉(zhuǎn)換器間連線,用兆歐計(jì)測量線圈的絕緣電阻。在使用中不允許任意修改流量計(jì)的GK值。