污水计量中电磁流量计（jì）与超声波流量计选（xuǎn）型应用

摘要：针（zhēn）对（duì）污水处（chù）理场（chǎng）合的实际特点，在综合考虑了污水（shuǐ）流量（liàng）测量（liàng）安（ān）全性、准（zhǔn）确性和经济性等指标后，为污水处理单位选定（dìng）了两种管道式流量计（jì），并对其性能进行了综合性比较（jiào）。

1、引言

流量计（jì）量是（shì）计量科学的重要组成部分，同时推动与支持了国民经济的发展，然而流（liú）量计却是少数几种使用比制造艰难的仪表（biǎo）之一。因此在针对某一现实工矿场合（hé）进行流量计量的（de）时候，应从实际（jì）情况出发，综合地考虑测量的安全性、准确性（xìng）和经济性等指标，才能*终实现较好的流量测量。

2、针对污水处理单位的实际工况特点选择管道式流量计

污水处理单位作为接收从污染源排出的污染物总（zǒng）量或浓度较（jiào）高、达不到排放标准要求或不适应环境容量要求的（de）污（废）水，并对其进行人工强化处理的环节，**需要流量（liàng）信息，以确（què）定系（xì）统的运行状态（tài），以及污水（shuǐ）信息上传。为了达到（dào）综合效益的*大化，应（yīng）从安全性、准确性和经济性（xìng）等（děng）指标，对污水处理厂污（wū）水流量计选（xuǎn）型，进行逐一考查。

2.1安全性

污水处理厂需要安装流量计的场合，一般不会设有复杂密集的机械装置、电气装置，所以不会发（fā）生机械强度（dù）或电气（qì）回路故障而引起事故。污水处理单位在运行中会产生大量气体，如甲烷、CO、硫化氢等（děng）。其中有（yǒu）些气体当达到一定（dìng）浓（nóng）度时，是存在安全隐患的，所以在（zài）选择流量计时，流量计的防爆性应加（jiā）以考虑。

2.2准确性

为了达到对污水测量的准确性，应全面分析（xī）设置在污水处理单（dān）位的流量计的工作对象及其特点，从中找到选择流量计的依据，以及使用（yòng）时的注意（yì）事项（xiàng）。

2.2.1被测量（liàng）的介质

污水处理单（dān）位的被处理介质是污水，但是污（wū）水（shuǐ）的（de）来源不尽相同，各来（lái）源污水的各个指标（biāo）参数也有（yǒu）所差别，因此*先应考虑污水的来源。

（1）生活污水是人们（men）在日（rì）常（cháng）生活中使（shǐ）用过的（de），并（bìng）被生活（huó）废料所污染的水。其（qí）水质、水量随季节（jiē）而变化，一般夏季用水相（xiàng）对较多，浓（nóng）度低；冬季（jì）相应量（liàng）少，浓度高。生活污水（shuǐ）一般不含有毒物（wù）质，主要污染物有有机物、无机盐（yán）类等，且多悬浮物（wù）。

（2）工业废水是（shì）在工矿生产活动中（zhōng）产生的废水，工业废水可分为生产污水与生产废水。生产污水是在生产过程中形成、并被生产原料、半成（chéng）品或成品等原料（liào）所污染，也（yě）包括热污染（指生产过程中产生的、水温（wēn）超过60℃）的水；生（shēng）产废水是在生产（chǎn）过程中形成，但未直接参与生产工艺、未被生产原（yuán）料、半（bàn）成品或成品等原料所污染或只是温（wēn）度少有上升的水。生产污水需要进行净化处理；生产废水不需要净化处理或仅需做简单的处理，如冷却处理。生产（chǎn）污水，它与生产行（háng）业有关（guān）系，不同（tóng）的生产行业，或是同一行业不同的生产工艺其污染物也是（shì）有（yǒu）很大（dà）别的。生产污水中主（zhǔ）要污染物不外乎：有机需氧物质、化学毒物、无机固体悬浮物、重金属、酸、碱、植物营养物质、病原体等。

（3）被污染的雨水主要是指初期雨水。由于初期雨水冲刷了地表的各种污染（rǎn）物，污染程度很高，故（gù）宜作净化处理。

由此可见，对于污水处理单位而言，被测量的介质是混合介质，含有一定的悬浮物质等污物（wù），因其含有大量物（wù）质，往（wǎng）往具有一定的酸碱性、腐蚀性、导电（diàn）性。由于污水中悬（xuán）浮物质且具有一定的腐蚀性，对于如涡轮式流量计、容积式流量计、差压式（shì）流量计、转子（浮子）流量计等接触式的流量计（jì），如果进行长时间（jiān）的测量，污水中污物可能将流量计（jì）堵塞，腐蚀流量计的工作元件，使流量计（jì）不能正常（cháng）工作。所以在测量污水流量（liàng）时，*好应选用非接触式的流量计，以免（miǎn）被污水（shuǐ）侵蚀无法长时（shí）间正常工作。

2.2.2被测量介质的温度

污水处理单位通常是在常温常压（yā）运行，因此可认为被测介质（zhì）的温度为常温（wēn），所以在进行流量计的选择时（shí），无（wú）需过多考虑。

2.2.3被测量介质（zhì）的压力

污水处理单位（wèi）通常是在常温常压运行，因此可认为被测介质的温度（dù）为常压，所以在进行流量计的选择时，无需过多考虑。

2.2.4被测量介质的流量

对于（yú）不同的污水处理单位，其处理（lǐ）能力有所不同，其管道（dào）直径大小（xiǎo）也（yě）不同，需要根据具体的污水处理单位进行实际（jì）的（de）分析。当管道的（de）直径较小时（shí），多数的（de）流量计是能胜任的。由于有（yǒu）些流量计，如差压流量计，安装时要求安装点（diǎn）前后应有数倍管道直径的直管段长（zhǎng）度，但当管径较大时，这点是很难做到的（de）。在测量大口径管道流（liú）量时，电磁流量计、超声波（bō）流量计和插入式流量计具有较大的优势。但是结合上述对污水本身含有悬浮（fú）物且具有（yǒu）一定腐蚀性的特点（diǎn）的分析，插入式流量计在污水（shuǐ）处（chù）理单位这样的工况场合（hé），一般应用较少，不予考虑。

2.3经济性

在测量精度方面，电磁流量计要比超声波流量计要高（gāo），但是两者的价格都会随（suí）着管径的增大而（ér）增大。超声（shēng）波（bō）流量计（jì）的（de）测量精度会随着管径的增大，变得精确。在实际应用时，应在充分考虑实际要求精度、管径等因素，作出（chū）决定。

根据（jù）以上的分析（xī），电磁流量计其测量的（de）精度较高，而超（chāo）声波流（liú）量计的测量精度会随着管径的增大，变得精确（què）。考虑到一般性，较好地面向不同的污水处理单位，故本文给出了电磁流量计与（yǔ）超（chāo）声波流量计，作为污水处（chù）理单位流量计选型的备选方案。针对具体污水处理（lǐ）单位，应根据实际工况，如管径的大小、要求的测量精度等，灵活的选（xuǎn）择电磁流量计与超声波流量计，以达到较好的效果。

3、电磁（cí）流量计与（yǔ）超声波流（liú）量计

3.1电磁（cí）流量计

电磁（cí）流量计的测量是基于法拉*电磁感应定律，导电介质在电磁场中（zhōng）作（zuò）切（qiē）割磁力线运动时，导体会产生电动势为Ed，而（ér）该电动势Ed与被测介质流量（流速）成正比。正因为电动势只与介质的（de）流速有关，所以电磁流量计（jì）一般（bān）不受温度、压（yā）力、粘度、密度等其他外界因素的干扰。另外，流量元件检测出的*初信号，是一个与流体平均流速成精确线性变化的电压（yā），它与流体的其他性质无关（guān），具有很大的优越性。

根据污水具有流量变化大、含杂质、腐蚀性小、有一定的导电能力等特性，测量污水的流量，电磁流量计是一个很好的选择。它结构紧凑、体积小，安装、操作、维护方便（biàn）。近几年电磁（cí）流量计测量系统（tǒng）在逐步智能化，仪表整体密封加强，能够保证在较恶劣的环境下正常工作。鉴于污水具（jù）有一定的腐蚀性（xìng），在安装电磁（cí）流量计时可选用氯丁橡胶衬里，含钼不锈钢（OCrI8Ni12Mo2Ti）电*，这样就可满足污水流量测量（liàng）的要（yào）求。

3.2超声波流量计

目前超声（shēng）波流量计（jì）大致分为两种：一种为多普勒超（chāo）声波流量计，一种（zhǒng）是时（shí）差式超声波流量计。多普（pǔ）勒流量计是利用（yòng）相位差法测量流速从而测得流量的方法，即当某一已知频率的声波在（zài）水中运动时，由于液体本身有一种运（yùn）动速度，导致超声波在两接收器之间的频（pín）率或（huò）相位发生相（xiàng）对变化，通过测量这一相对变（biàn）化就可（kě）获得液体速度，从而测得流量；时差型流量（liàng）计是利用时间差法测量流速，即某（mǒu）一速度的声（shēng）波由于流体（tǐ）而使得其在两（liǎng）接收器之间传（chuán）播速度发生变化，通过测量这一相对变化就可获得流体流速。在实际应用中我们多采（cǎi）用的是时差型流量计。

它适用于能（néng）传播（bō）超声波的均匀液体和流速较高的气体。介质温度范围-10～100℃，介质压力不受限制（zhì）。具有量程比宽，不受（shòu）流体的黏度、密度的影响、能测强腐蚀介质（zhì）等特点。超声波流量计真正的优势是用于测（cè）量大口径管道流量，如污水处理厂这种（zhǒng）用水量大、管径大的用户。

4、流量计选型案例（lì）分析

4.1针对（duì）某污水处理厂管道式流量计选（xuǎn）型

该污（wū）水处理厂是杭州市（shì）*大的污水处理（lǐ）厂，其污水来源主（zhǔ）要是来自杭州市三污干管、市经济技术开发区及余杭区的工业及生活污水，其处理的污水来源（yuán）广泛，既包括有工业场合（hé）的生产废水，又有市民（mín）产生的生活污水（shuǐ），具有代表性（xìng）。污水中含有一定的悬浮物质等污物，具有一定的酸碱性、腐蚀性、导（dǎo）电性。

该处理厂满负荷运转每天能处理60万t污水，相当于（yú）杭州目前40％左右的排污量。可见该处理厂的污水处理能力较强（qiáng），所以这也决（jué）定了在污水处理（lǐ）流程（chéng）中输送污（wū）水的管道的直径也是较大的。经过实际的考查，了解到在提升泵前的管道直径分别为（wéi）1800～2200mm。

根据该处理厂的实际特点，在进行流量计的（de）选型时，主要的参考依（yī）据是该处理厂的管道直径（jìng）、提升泵前（qián）后的直管长度以及流体介质。污水（shuǐ）处理厂管道内介质具有导电性，且包含悬浮颗粒，因此从原理上电磁流量计和超声（shēng）波（bō）（多普勒）流（liú）量计都可以应用。

虽然在测（cè）量精度方面，电磁流量计要比超声波流（liú）量计高，但是其价格随着管道直径的增大趋势快（kuài）于超声波流量计，在测量（liàng）大直（zhí）径（jìng）的管道流（liú）量时，其（qí）经济（jì）性较差。针对该处理厂（chǎng）管径较（jiào）大的情（qíng）况，电磁流量计和超声波（多普勒）流量（liàng）计都（dōu）可（kě）作为备选方案。若流量计安装位置前后能有5～8m（*少3～5m）的直管段，则可（kě）以考虑用电磁流量计（jì）；若无法保证（zhèng）足够的直（zhí）管段、或管道施工不便，则考虑用超声波（多普勒）流量计。

4.2针对某乳业公司的管（guǎn）道式流量计选型

该乳业公司其产生的污水主要是乳品废水，其具有有机物浓度高（gāo），油脂（zhī）含量高，营养物质浓（nóng）度高的特点（diǎn），易（yì）腐败，经过24h浮渣就会变黑且产（chǎn）生臭味。其排放污水中有机质的含量较高，但是根据其提供的污水处理厂流程图，可知其污（wū）水中也包（bāo）含一定的生活污水、污物，具有一定导电性。

根据其提供资料，可知其潜水（shuǐ）泵（bèng）泵（bèng）后的管径为80mm，管径较小（xiǎo）。根（gēn）据该乳业公司提供的：该乳业公司2016年4～6月数据报表中的流量数据，可知（zhī）在这（zhè）段时间内的（de）平均流量较小，但由于为间断性排水，因此数据无法反（fǎn）映出管道的（de）平均瞬时（shí）流量和*大瞬时流量。根据一般经验，潜水泵出口（kǒu）管流速一般（bān）不大于（yú）3m/s；或者可以根据潜水（shuǐ）泵的名*数据估算出口流量，并据此（cǐ）选择流量计量程。

针对该乳业公司实际工况，选择超声波（bō）流量计（jì）的成本过于高昂；选（xuǎn）择电磁（cí）流量计是比较合适的。由于其管（guǎn）径较小，使用电磁流量（liàng）计的成本不会很高，而且使用电磁流量计，可以达到较为准确的测量结果。

5、结语

根据流量的选型原则，综（zōng）合考虑（lǜ）了污水处理单位的实际工况特点，提出（chū）电磁流量计和超声波（bō）流量计作（zuò）为污水（shuǐ）处理单位管道式流量计选型的备选方（fāng）案。电磁流量计精度较高，可被（bèi）用作结算计量仪表使用；超（chāo）声波（bō）流量计在测量大管（guǎn）径流量方面具（jù）有优势，其测量精度会随着管径的增大。为了（le）达到对（duì）污水处理（lǐ）厂流量更好地实时监控效（xiào）果，出具更具权威性的测量结果，应用综合考虑，不同污水处理单位的实际情况，具体问题具体分析，以便选出具体场合下的*优的（de）污水处理单位污（wū）水管道式流量（liàng）测量装置。