摘 要：由于污水具有流量變化大、含有雜質、具有導電性和腐蝕性的特點，導致其流量計的選擇比較復雜。從被測對象、流量計性能、安裝條件、使用環(huán)境、經(jīng)濟成本等方面，對電磁流量計、超聲波流量計、V錐流量計進行了對比分析，為污水流量監(jiān)測過程中流量計的合理選用提供參考。

關鍵字：污水 流量監(jiān)測 電磁流量計 超聲波流量計 V錐流量計

        流量計是少數(shù)幾種使用比制造困難的儀器儀表之一，主要是因為流量計種類繁多，各有特點，加上被測對象又是污水，特別是未經(jīng)處理的污水，不但具有強腐蝕性，而且還含有大量的雜質，具有一定的導電性，同時選型又涉及許多技術問題和經(jīng)濟因素。因此，要做到技術上可行，經(jīng)濟上合理，必須對各流量計的性能特點和工作原理有所了解，才能保證流量計的選型更加合理。本文通過幾種常用流量計的介紹，根據(jù)實際的應用情況，說明污水流量監(jiān)測過程中如何合理選用不同的流量計。

  1 流量監(jiān)測中幾種常用的流量計

   1.1 電磁流量計

        電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優(yōu)點，目前被廣泛地應用于酸、堿、鹽等腐蝕性介質，易燃易爆介質，污水處理以及化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中的漿液流量的測量，并形成了獨特的應用領域。

  1.2 超聲波流量計

        超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表。超聲波流量計的測量方法很多，有時間差法、頻率差法、相位差法、多普勒法。時間差法、多普勒法是應用zui多的測量原理。

        超聲波流量計和電磁流量計一樣，因儀表流通通道未設置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計，適用于解決流量測量困難的問題，特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點，近年來它是發(fā)展迅速的流量計類型之一。

        超聲波流量計的特點是可做非接觸式測量，為無流動阻撓測量，無壓力損失，可測量非導電性液體，對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。時差法超聲波流量計是目前應用zui廣泛的。隨著CPU、信號處理技術的發(fā)展，測量的準確度和可靠性有了很大的提高。尤其是時間測量技術的發(fā)展，時差分辨力提高了，解決了小口徑、低流速測量難的問題。應用領域也從凈水擴展到循環(huán)水、污水、重油、原油、成品油以及空氣、天然氣等多種介質。但有較多氣泡或懸浮物的液體會阻礙聲脈沖的正常傳播，導致不能正常測量，所以超聲波流量計更適于測量純凈液體。

        多普勒法超聲波流量計一般要求流體內(nèi)有足夠大的散射體存在，而且還得是連續(xù)的。通常情況下，散射體的速度與流體的速度有明顯的滑差，要求流體流動的速度必須比粒子產(chǎn)生沉淀的臨界速度大很多，另外測得的速度只是散射體相遇點的速度值，因此，測量的速度值對流速分布和流態(tài)有很大的依賴性，也就是說直管段的長度要求很長，需在20倍管徑以上。所以，多普勒法超聲波流量計的應用有一定的局限性，較多應用于生活污水、工業(yè)廢水、啤酒飲料等介質的測量，通常不適用于非常清潔的流體測量。

  1.3 V錐流量計

        V錐流量計是一種新穎的差壓式流量計，利用一個V形錐體在流場中產(chǎn)生的節(jié)流效應來測量流量，如果流體通過一個節(jié)流元件時，流速會加快，從而會使動能增加，而被加速處流體的靜壓力反而會被降低。壓降的大小與流體的流速具有一定的函數(shù)關系，在其它條件不變的情況下，壓降會隨流速的增加而增加，隨流速的減小而減小。

        V錐體流量計和其它節(jié)流式流量計不同，它改變了節(jié)流的布局，使它從中心孔節(jié)流變成環(huán)狀節(jié)流，V錐流量計是集差壓式流量計之精華的結晶，它的節(jié)流緣是鈍角，流動時形成邊界層，使流體離開了節(jié)流緣。邊界層效應使骯臟流體不能磨損節(jié)流緣，其β值（等效直徑比）長期不變，是一種接近理想狀態(tài)的節(jié)流裝置，具有長期的穩(wěn)定性。適用于各種氣體和液體、煤氣、各種臟污氣體介質、直管段不足的場所和對精度要求高的地方。由于經(jīng)濟成本和該儀表還沒有國際標準或國家標準，因此，還沒有得到大力的推廣和應用。

2 流量計的選型設計

        在進行流量計的選型設計之前，我們應該首先明確被測對象，然后再綜合考慮儀表性能、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟因素這幾方面因素。

 2.1 明確被測對象

        被測對象就是工業(yè)廢水，工業(yè)廢水含有大量的雜質，有一定的導電性和腐蝕性。那么哪一種更適合這類水質的測量呢？

電磁流量計適合測量導電液體（電導率≥5μS/cm）的流量，應根據(jù)被測介質物性、管道材質，合理選擇電極形式、電極材質、襯里材質、接地方式、防護等級。

        超聲波流量計對被測介質要求十分苛刻，像多普勒法超聲波流量計只能正常測量雜質含量相對穩(wěn)定的流體，而時間差法流量計主要用來測量潔凈的流體。

        V錐流量計適用于臟污的流體測量，但前提條件是雷諾數(shù)應滿足要求。當雷諾數(shù)無限制地下降時，V錐流量計的流出系數(shù)隨著雷諾數(shù)的減小而減小，其不確定度將增加。在高壓的場合，V錐流量計使用有局限性，因為錐體負壓管的結構在承受高壓的情況下會發(fā)生脫落，導致事故的發(fā)生，選型應注意。

2.2 流量計性能方面

        在選用某種流量計時，首先應綜合考慮該種流量計的精度、重復性、線性度、量程比、壓力損失、輸出信號特性、響應時間、不可測性等因素。

        電磁流量計的傳感器結構簡單，測量管內(nèi)沒有任何阻礙介質流動的節(jié)流部件，所以不會引起任何附加的壓力損失，是流量計中耗能zui低的流量儀表之一。電磁流量計的量程范圍極寬，并且在測量過程中不受被測介質的溫度、粘度、一定范圍內(nèi)電導率的影響，反應靈敏，可提供選擇的口徑范圍極寬，從幾mm到3m都可以滿足，選擇電磁口徑時應保證zui小流量工況下被測介質流速不小于0.5m/s。

        超聲波流量計是一種非接觸式的測量儀表，沒有機械傳動部件，通道內(nèi)也沒有阻礙件，無壓力損失，能量損失小，測量精度不高。

V錐流量計是一種具有獨特性能的新型流量計，具有高精度、高穩(wěn)定性，量程比較寬，而且重復性好（≤0.1%），準確度高（≤0.5%）。因為它是靠節(jié)流效應來測量壓差的，所以有一定壓損。

  2.3 安裝條件方面

      許多流量計在運行過程中存在問題，大部分是由于安裝出現(xiàn)了問題。

        電磁流量計水平、垂直（下進上出）、傾斜（底進頂出）安裝都可以，但要求前、后需有直管段，一般的要求是前直管段大于等于5D，后直管段大于等于3D。電磁流量計安裝時應保證滿管流，不能安裝在管道zui高點。儀表井內(nèi)安裝的電磁流量計傳感器防護等級應為IP68。

        超聲波流量計的安裝對前、后直管段的要求比較高，安裝位置至少要有15D的直管段長度，不能受振動的影響，否則測量不。

        V錐流量計的安裝使用非常方便，安裝方式靈活，可選管道法蘭式、直接焊接式、方管式，所需的直管段很短，前直管段小于或等于3D，后直管段小于或等于1D就可以滿足要求。當測量臟污介質時，應合理選擇V錐流量計取壓方式，避免測量管線堵塞。

2.4 環(huán)境方面

        環(huán)境方面主要是考慮周圍溫度、濕度、安全因素、信號調節(jié)及變送、壓力、大氣及電子干擾等對流量計性能穩(wěn)定方面的影響。安裝時都應盡量避開大電機、大變壓器等，以防引入電磁干擾。

        電磁流量計的環(huán)境溫度一般在－30～80℃，對相對濕度的要求在5%～95%之間，大氣壓力為86～106kPa；超聲波流量計對環(huán)境溫度的要求為：轉換器是－10～45℃、傳感器是－30～60℃（常溫型）和－30～160℃（高溫型）；而V錐流量計環(huán)境溫度在－25~60℃范圍內(nèi)，一體型結構溫度還受制于電子元器件，范圍要窄些，環(huán)境相對濕度在10%～90%范圍內(nèi)。

2.5 經(jīng)濟成本方面

        流量計的選擇要在初期投資和長期可靠運行之間綜合考慮，例如購買費用、安裝費用、操作費用、維護費用、校驗費用、流量計壽命、備件及消費品、可靠性方面等各種因素都要在有效滿足工業(yè)生產(chǎn)可靠運行的前提下，進行zui優(yōu)的經(jīng)濟選型。

        電磁流量計目前常用的德國E＋H、科隆、日本橫河等公司產(chǎn)品均價格不菲，以DN200mm管徑為例，價格一般在2萬元左右，但隨著被測管徑的增大和抗腐蝕性的要求，價格也會相應增加。而像國內(nèi)比較知名的北京中瑞能、上海光華、四川川儀等生產(chǎn)的電磁流量計產(chǎn)品，精度上也有了很大的提高，并且價格方面也有很大的優(yōu)勢。

       超聲波流量計目前常用的進口品牌有美國麗聲POLYSONLCSDCT7088系列、迪納聲DYNASONISERIES901系列、日本橫河、英國MICRONES，固定式價格一般在3～5萬元之間。在國內(nèi)，像廣州怡文、開封儀表、上海肯特等所生產(chǎn)的產(chǎn)品在工程應用上也很廣泛，與國外的產(chǎn)品在成本方面有很大的競爭優(yōu)勢。

       V錐流量計中的V錐由于用料多、加工工藝復雜、標定費用高、基本上依賴國外技術，使得其售價較高，在國內(nèi)使用還不廣泛，因成本關系還不能取代其它流量計。

3 結論

       由于污水具有流量變化大、含有雜質、具有一定的導電能力和腐蝕性的特點，對可靠、測量造成了很大的困難。通過對以上幾種流量計的分析、比較，在污水流量測量過程中，電磁流量計的綜合性能較好。要想使污水流量的測量和控制達到精度和可靠的要求，必須深入了解、分析各流量計的性能和特點以及被測污水水質條件，才能選擇合適型號的流量計。