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選擇流量計(jì)種類和型號(hào)是減少測(cè)量誤差的最好方法
摘　要：污水流量計(jì)測(cè)量誤差主要是流體槽的類型和傳感器種類決定,根據(jù)排放水性質(zhì),選擇流量計(jì)種類和型號(hào)是減少測(cè)量誤差的最好方法。

能否順利實(shí)施排污申報(bào)登記制度取決能否獲得排污廢水的可靠信息,而信息的可信度主要取決于監(jiān)測(cè)技術(shù)。由于工業(yè)廢水水質(zhì)的復(fù)雜性,其水量和水質(zhì)隨時(shí)間、季節(jié)、生產(chǎn)工藝及原料品種等因素變化。這就要求流量監(jiān)測(cè)儀器能適應(yīng)酸、堿、高溫、高濕等惡劣環(huán)境,能在復(fù)雜的水力條件下準(zhǔn)確計(jì)量。目前污水流量計(jì)種類繁多,產(chǎn)品性能不盡相同,在同一地區(qū)不同污水類型的企業(yè)安裝、使用效果有很大的差異。由于企業(yè)排放廢水的特殊性,傳統(tǒng)的水文流量監(jiān)測(cè)儀器,不論在標(biāo)準(zhǔn)、性能、器件等方面,與監(jiān)測(cè)多種水質(zhì)的污水儀器有很大差別。下面根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行討論。

1　污水流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,國(guó)內(nèi)外液位流量計(jì)種類較多。按測(cè)量原理、被測(cè)物的種類及其使用方法(連續(xù)測(cè)量、瞬時(shí)測(cè)量),已有十種之多,但至今還沒(méi)有能有效測(cè)量所有液位的液位傳感器。

國(guó)外液位計(jì)中使用較普遍的有以下十種:

(1)氣泡式液位計(jì);

(2)壓差式液位計(jì);

(3)膜式液位計(jì);

(4)浮筒式液位計(jì);

(5)靜電電容式液位計(jì);

(6)電極式液位計(jì);

(7)磁力計(jì);

(8)聲波式液位計(jì);

(9)輻射式液位計(jì);

(10)短路式液位計(jì)。

由于國(guó)家沒(méi)有污水流量計(jì)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),各制造廠家根據(jù)不同的測(cè)量原理和傳感器,參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)編輯的“明渠水流測(cè)量”標(biāo)準(zhǔn),制訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。由于傳感器不同,標(biāo)準(zhǔn)不完全一樣,各種流量計(jì)性能有一定的差異。目前較普遍的技術(shù)缺陷是:

A.傳感器可靠性和重現(xiàn)性較差。由于目前尚無(wú)專用傳感器,大都是液位傳感器測(cè)量水位,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算流量。傳感器連續(xù)工作基準(zhǔn)點(diǎn)容易產(chǎn)生飄移是造成流量計(jì)量不準(zhǔn)確的主要原因。

B.主機(jī)故障率較高。其主要原因是設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)污水流量計(jì)作用認(rèn)識(shí)不充分,片面追求多功能。例如,傳感器輸出信號(hào)采用電壓信號(hào)傳輸,電纜阻值略大,輸入信號(hào)不能正確輸入。

C.安裝調(diào)試復(fù)雜,專業(yè)性較強(qiáng),使用單位不便選擇。例如,測(cè)量下限水位高,易堵塞和低水位計(jì)量不準(zhǔn)等因素沒(méi)有考慮。

D.通常排放水量應(yīng)在污水流量計(jì)最大水量50%左右,但許多使用單位和部分經(jīng)銷單位常常忽略這個(gè)問(wèn)題,造成儀器處于不正常工作狀態(tài)。此外元器件質(zhì)量不好,抗干擾能力弱,也是儀器故障率高的原因之一。

根據(jù)調(diào)查收集的資料來(lái)看,陜西省工業(yè)污染廢水主要排污行業(yè)是造紙及紙制品業(yè),污染負(fù)荷比32.3%;化學(xué)工業(yè)負(fù)荷比22.1%;紡織業(yè)5.4%;天然氣,石油開(kāi)采業(yè)負(fù)荷比4.6%;機(jī)械工業(yè)負(fù)荷比4.6%。所以工業(yè)廢水排放水質(zhì)中懸浮物占的比重較大;酸堿性水質(zhì)比重較大;瞬時(shí)排放量<400m3 /h,這些是陜西省污水流量計(jì)使用的三個(gè)特點(diǎn)。

對(duì)于污水流量計(jì)的要求,除了技術(shù)上的先進(jìn)性外,還存在性能、維護(hù)、方便、經(jīng)濟(jì)等多種因素的影響,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)全面考慮。另外相近類別產(chǎn)品的可比性,也是影響污水流量計(jì)的使用率。例如:廢水排放量為400m3 /h的企業(yè),新鮮水費(fèi)0.60元/m3,大口徑水表價(jià)格0.3萬(wàn)元/個(gè),每天按8h計(jì)算,每年新鮮水費(fèi)約為57萬(wàn)元。設(shè)備費(fèi)比值1∶190,而污水費(fèi)約4.8萬(wàn)元,污水流量計(jì)費(fèi)用1.5萬(wàn)元,設(shè)備費(fèi)比值1∶ 3左右,同一企業(yè)進(jìn)水與排水設(shè)備費(fèi)比值相距甚遠(yuǎn)。不能不引起使用單位的重視。

2　流量計(jì)誤差分析

2.1　流量計(jì)基本構(gòu)造

流量計(jì)一般由流體槽、傳感器、二次儀表組成。因測(cè)量原理與傳感器不同,流體槽有所不同,二次儀表大多采用51系統(tǒng)單片機(jī)。其工作原理框圖如下:

2.2　流量計(jì)誤差分析

流體槽:目前國(guó)內(nèi)流量計(jì)流體槽較多的是三角堰(梯形堰)巴歇爾槽和無(wú)喉槽。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JJGT11-90明渠堰槽流量計(jì)試行檢定規(guī)程中對(duì)新安裝明渠槽流量計(jì)應(yīng)達(dá)到的不確定度為：

薄壁堰　三角形缺口薄壁堰1%～ 2%

矩形缺口薄壁堰1%～ 4%

等寬缺口薄壁堰1%～ 4%

寬頂堰　矩形寬頂堰　 3%～ 5%

圓緣寬頂堰　 3%～ 5%

三角形剖面堰　 2%～ 5%

平坦V形堰　　 2%～ 5%

巴歇爾槽　自由出流　 3%

無(wú)喉道槽　自由出流　 4%

國(guó)家環(huán)保局明渠污水流量計(jì),液位計(jì)暫行技術(shù)要求,整套儀表的基本誤差≤ ± 5% (滿量程誤差),薄壁堰、巴歇爾槽、無(wú)喉槽誤差在4%以下,均能達(dá)到要求(儀器誤差通常≤ 1% ),在使用時(shí)要考慮排放渠道及附近場(chǎng)地情況,特別是排放水質(zhì)對(duì)流體槽有無(wú)影響。例如,懸浮物含量較多的企業(yè)不要選用三角堰式流體槽,以免堵塞。含油或粘度較大的企業(yè)不要使用浮子式流量計(jì)。

傳感器是污水流量計(jì)的關(guān)鍵元件,也是測(cè)量誤差的重要來(lái)源。影響傳感器正常工作的因素較多,類型不同,因素也不一樣。例如:浮子式傳感器傳動(dòng)鋼索受溫度變化影響較大,冬季易結(jié)冰打滑,夏季鋼索受熱伸長(zhǎng)。超聲波電容式傳感器在器件供電方式等方面,易受到外界干攏。電纜傳輸距離過(guò)長(zhǎng),信號(hào)衰減與受外界影響,對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響,這種影響往往大于其它因素的影響,為了防止干擾和信號(hào)衰減,有時(shí)需要對(duì)二次儀表進(jìn)行改進(jìn),或在排放口附近修建儀器室等。

二次儀表故障原因,主要是元器件質(zhì)量較差,在設(shè)計(jì)上主要偏重多功能化。例如微機(jī)打印頭理論壽命0.4× 106行,但實(shí)際使用中,能達(dá)到的不多。所以筆者認(rèn)為污水流量計(jì)主要功能是記錄排放水體積,其它性能應(yīng)服從于主要功能,這樣不僅能降低成本,也能提高二次儀表長(zhǎng)期工作的可靠性。

3　污水流量計(jì)展望

隨著排污申報(bào)登記工作的深入開(kāi)展,污水流量計(jì)已成為必不可少的工具,將會(huì)長(zhǎng)期為環(huán)境保護(hù)服務(wù)。污水流量計(jì)性能和質(zhì)量也會(huì)有很大的提高,上述存在的技術(shù)缺陷也會(huì)逐步改進(jìn),但是就目前企業(yè)排放口不規(guī)范,特別是企業(yè)經(jīng)濟(jì)狀態(tài),現(xiàn)行的污水流量計(jì)難以適應(yīng),尤其是遇到排放渠道較窄,排放口附近無(wú)建筑,流體槽與二次儀表距離大于30m等,附屬費(fèi)用較大,現(xiàn)行污水流量計(jì)的缺點(diǎn)和矛盾更為突出。同時(shí),污水流量計(jì)在企業(yè)使用時(shí),專業(yè)化太強(qiáng)也是現(xiàn)行儀器的缺陷,污水流量計(jì)是否正常工作,設(shè)備及人為的故障判斷也是影響儀器使用率,儀器帶病工作和長(zhǎng)期閑置不工作也是目前環(huán)保設(shè)備運(yùn)行中普遍和突出的問(wèn)題。