摘要(yào)：針對大口(kǒu)徑流量計(jì) 的現場量(liàng)值溯源，結(jié)合實例，設(shè)計了一套(tào)指導換能(neng)器現場㊙️安(an)裝的輔尺(chǐ)，較好地解(jiě)決了直徑(jìng)測量不準(zhǔn)🌈、換能🔞器定(ding)位問題;提(tí)☎️出了針對(duì)檢測井、流(liu)量計上遊(you)處理、管道(dao)安裝等三(san)個方面的(de)設計建議(yì)，可爲污水(shui)🚶‍♀️處理工藝(yì)設計和大(dà)口徑流量(liàng)計量值溯(sù)源提供有(yǒu)益的指導(dǎo)與幫助。
0引(yǐn)言
　　大口徑(jìng)流量計在(zai)水資源計(ji)量場合應(yīng)用非常多(duo)， 電磁流量(liàng)計 因其無(wu)壓力損失(shi)且不受管(guǎn)道内流體(ti)密度、溫度(dù)等因素的(de)影響，成爲(wei)污水處理(li)企業的首(shǒu)選”。用于污(wū)水🈲計量的(de)電磁流📐量(liang)計口徑多(duo)爲1000mm以上口(kǒu)，貿易結算(suàn)量和涉及(ji)金額巨大(da)田由于大(da)口🔴徑流量(liàng)計安裝後(hou)一般無備(bei)用管路“,無(wú)法拆卸送(song)檢，多數情(qíng)況下隻能(neng)采💋用外夾(jia)式超聲流(liú)量計進行(hang)現場校準(zhǔn)。
　　在校準過(guo)程中，難免(mian)會遇到現(xian)場檢測條(tiáo)件不足的(de)🧡情況，包括(kuo)檢測井空(kong)間或前後(hòu)直管段不(bú)足，換能器(qi)定位不準(zhun)，流量計不(bú)滿管✍️和介(jiè)質氣泡多(duo)等問題。本(ben)🌈文将針對(dui).上述💛問題(tí)進行研究(jiu)并提出設(shè)計建議。
1現(xian)場校準方(fāng)法
1.1 外夾式(shì)超聲流量(liang)計 工作原(yuán)理
　　超聲波(bō)流量計 以(yi)測量聲波(bō)在流動介(jie)質中傳播(bo)的時間與(yǔ)流速的關(guan)🍉系爲原理(lǐ)👣。如圖1所示(shì)，A和B爲換能(néng)器,L爲聲道(dao)長度,D爲管(guan)道外徑,h爲(wei)管💔壁厚度(du).`?爲超聲流(liu)量計測得(dé)的管道平(píng)均流速。通(tōng)過D與h可得(de)到管道過(guò)流面積s,其(qí)計算公♉式(shi)如式(1)，體積(jī)流量qv如式(shì)(2)


1.2标準器
　　用(yòng)作标準器(qì)的外夾式(shi)超聲流量(liàng)計精度等(děng)級較高💁,多(duō)爲0.5級，一般(ban)需送至權(quán)威檢定機(ji)構在實驗(yàn)室條件下(xià)進💛行标定(ding)。
2換能器定(dìng)位方法的(de)研究
　　換能(néng)器安裝位(wei)置的正确(que)與否直接(jiē)關系到測(cè)量結果,難(nán)㊙️點有兩個(ge):一是兩個(gè)換能器之(zhi)間的連線(xiàn)應與管道(dao)🆚中心軸線(xiàn)平行;二是(shì)确定平均(jun)管徑位置(zhi)。如圖2所示(shi),管♋道口徑(jìng)🈚爲DN1800.以2聲程(cheng)V法測量爲(wei)例。AB爲超聲(sheng)流量計給(gěi)出的兩個(ge)換能器之(zhi)間的🍓安裝(zhuang)距離(1325mm)。在實(shi)際安裝過(guo)程中，如果(guǒ)沒有其它(tā)的輔助手(shou)段，難以做(zuò)到AB連線與(yǔ)管道中心(xin)軸線平行(hang)。假若偏離(lí)角α爲1°,右側(cè)換能器的(de)偏離距離(lí)近似等于(yú)弧長B′B,B′B=11.5mm。若管(guan)道口徑爲(wèi)DN2000，以表1中🎯最(zui)長換能器(qi)安裝⛱️間距(ju)計算，AB=2984mm,則B′B=26mm,對(duì)測量結果(guo)将帶來不(bu)可忽略的(de)影響。

　　由于(yu)待測管徑(jing)巨大，管道(dao)截面爲非(fēi)标準圓形(xing)。以DN1800管道爲(wèi)☔例，不👨‍❤️‍👨同位(wei)置的外徑(jìng)最大可差(cha)35mm,極限情況(kuang)下,若傳感(gǎn)器安裝位(wèi)置的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻直徑(jìng)🌏與平均直(zhi)徑的差值(zhi)恰好爲外(wài)徑🔆最大差(cha)即35mm,僅截面(miàn)面積一項(xiàng)帶來的誤(wu)差就🔅達3.8%。，傳(chuan)統的圍尺(chǐ)測量🔱直徑(jìng)的方✔️法獲(huò)得的是平(píng)均管💋徑，但(dan)無法指導(dao)檢測人員(yuán)将換能器(qi)安裝在平(píng)均管徑位(wei)置;即使在(zài)換能器之(zhī)間增加滑(hua)軌，也隻能(neng)🐇保證換能(néng)器安裝間(jian)距💞準确，不(bú)能保證換(huàn)能器連線(xian)的投影與(yǔ)軸線平行(hang)。因此🐪,本文(wen)設計了一(yī)套便于攜(xié)帶、易于現(xiàn)場組裝的(de)輔助設🙇‍♀️備(bèi)即輔尺,用(yong)于定位、安(ān)裝換能器(qi)，基本結構(gou)如圖3、圖4所(suo)示。輔尺測(ce)量管徑範(fan)圍:800~2200mm,其主尺(chǐ)測.量不确(que)定度U=0.5mm(k=2)。能夠(gou)測量管道(dào)截面任意(yì)位置📐的外(wai)徑,保證換(huan)能器連線(xiàn)📞平行于管(guǎn)道軸心，較(jiao)好地解決(jue)換能器安(an)裝位置不(bu)精準帶來(lai)的問題,盡(jìn)可能地降(jiang)低測量過(guò)程中‼️的人(rén)爲影響,實(shí)用性強。


3排(pai)水設施的(de)設計
3.1檢測(cè)井的設計(jì)
　　一般情況(kuang)下,污水排(pái)放管道及(jí)用于計量(liàng)的大口徑(jìng)流🐇量計均(jun)置于地下(xià)。現場校準(zhǔn)需有檢測(ce)井才能正(zheng)常進♻️行。由(yóu)⭐于外🧡夾式(shì)📧超聲流量(liang)計不能獲(huo)得流體剖(pōu)面的信息(xī)，并受流速(su)不🔴對稱和(he)流态變化(huà)影響，易産(chan)生測量誤(wù)差121。爲盡量(liang)減小流體(tǐ)擾動帶來(lái)的影響，現(xiàn)場測量時(shi)應選取較(jiào)長的前後(hou)直管段進(jin)行檢測，因(yīn)此，檢測井(jing)的位置選(xuan)取十分重(zhong)要，一般靠(kào)近流量計(jì)的.上遊位(wei)置.直管段(duàn)盡量保證(zheng)至少🔴前10D後(hòu)5D(D爲管道公(gong)稱通徑),若(ruò)上遊存在(zai)☀️泵或彎頭(tóu)、閥門時,應(yīng)🛀🏻盡可能地(dì)延長直管(guǎn)段的距離(lí)13,控制在20D以(yǐ)，上。
　　通常井(jǐng)底離管底(dǐ)不少于0.2m,兩(liǎng)側井壁距(jù)管壁不少(shǎo)于✉️1m。對于檢(jian)測井的長(zhang)度，當管徑(jìng)範圍爲DN1000~DN2000時(shí)，以FLEXIM601超聲流(liu)量計爲例(li)，配套CDK型換(huàn)能器，分别(bie)采用V法和(he)Z法以及不(bu)同的聲程(chéng)📱測量時,換(huan)能器的安(an)裝間距如(rú)🐆表1所示，其(qí)範👅圍對應(yīng)管道内徑(jing)約💔爲0.27D~1.5D.考慮(lü)現場檢測(cè)的人員活(huo)動🤟空間，因(yīn)此檢測井(jǐng)長度以2D爲(wèi)宜。
3.2流量計(ji).上遊處理(lǐ)設計
　　在排(pái)水管道中(zhong)由于管道(dào)落差較大(dà)，按正常管(guǎn)道坡🈲度無(wú)法滿足設(shè)計要求時(shí)，會采取建(jiàn)設跌水井(jing)來滿足設(shè)計方案,同(tong)時還起到(dào)穩流和排(pái)氣的作用(yòng)。但若💜設計(ji)考慮不周(zhou)，水流經過(guò)跌水井後(hou).上遊帶來(lai)的大量氣(qi)泡依然會(hui)存在甚至(zhì)增加，導緻(zhi)流量計無(wu)法正常工(gong)作。以長沙(shā)嶽麓某污(wū)🙇🏻水處理廠(chǎng)爲例，如圖(tú)5所示🚶‍♀️，該跌(diē)水井尺寸(cùn)爲4m×3m×5m,流量計(ji)爲DN1800電磁流(liú)量計。.上遊(you)水源含有(yǒu)大量👨‍❤️‍👨氣泡(pao),流🈚速約1.2m/s,水(shui)流方向如(ru)箭頭所示(shì)，從入口處(chù)直沖下遊(yóu)管道🈲入口(kǒu),夾帶大量(liàng)新産生的(de)氣泡進入(ru)測量♈管道(dao),導緻電磁(cí)流量計數(shù)據極不穩(wen)定，外夾式(shì)超聲流量(liang)計無論采(cai)用V法還是(shi)Z法,均🐆無法(fǎ)獲取測量(liang)信号，無法(fa)進行校準(zhǔn)工作。

　　檢測(ce)人員建議(yi)污水處理(li)廠對跌水(shui)井進行改(gǎi)造，如圖❌6所(suǒ)示，在井中(zhōng)部增加一(yī)道鋼制擋(dang)水闆，厚度(du)爲5mm,鋼闆采(cai)🔆用Q235C鋼材,槽(cao)鋼采用熱(re)軋普通槽(cao)鋼(型号6.3),井(jing)壁預埋件(jiàn)施工采用(yong)植筋處🧡理(lǐ),鋼筋采用(yòng)HRB400。擋❓闆底部(bu)在下遊入(rù)口中心線(xiàn)位置，擋闆(pan)距離✊右壁(bì)約1.5m。改造後(hou)，上遊水流(liú)沖擊在擋(dǎng)闆處，起到(dào)了良好的(de)排氣和穩(wen)流作用。再(zài)次測量時(shi),超聲流量(liang)計信号正(zheng)常，被測電(dian)磁流量計(jì)示值穩定(ding),較好地解(jiě)決了現場(chang)污水的計(ji)量和流量(liàng)計的量值(zhí)溯源🌍問題(ti)。



3.3管道設計(ji)
　　爲保證大(da)口徑流量(liang)計正常計(ji)量，其前後(hou)直管段、介(jie)質滿💃管、不(bu)能存氣等(děng)要求是需(xū)要滿足的(de)。但現場安(an)裝條件各(ge)不相♍同，針(zhen)對不同情(qing)況，從正确(que)計量的角(jiao)度出發,本(běn)文提出了(le)兩種管道(dào)📱鋪設及流(liu)量計安裝(zhuāng)的建議,分(fèn)别如圖7和(he)⛷️圖8所示。管(guǎn)道直徑爲(wèi)D,跌水井長(zhǎng)度爲L，配置(zhì)擋水牆，擋(dǎng)水牆底部(bù)距井底約(yue)0.5D,牆體距離(li)右壁約0.4L,;排(pai)污排氣井(jing)爲正方形(xing),尺寸爲1.5D×1.5D.即(jí)圖示L2=1.5D.内置(zhì)擋水牆,擋(dǎng)水牆頂㊙️與(yu).上遊㊙️管頂(ding)平齊，牆體(tǐ)距離右壁(bi)約🈲0.4L2。
　　圖7爲場(chang)地空間較(jiao)充裕時，流(liú)量計所在(zài)的管道較(jiao)長,管👅道的(de)水平夾角(jiǎo)較小，約爲(wei)5°。圖8則爲場(chǎng)地空間較(jiào)小時的類(lei)U型設計💋，流(liu)量計在底(dǐ)部，所在管(guǎn)道的水平(ping)夾角約8°~10°,出(chu)口夾角爲(wèi)120°~135°。
4總結
1)本文(wén)設計的用(yong)于換能器(qi)安裝的輔(fu)尺，結構簡(jiǎn)單,便于攜(xie)帶，能⭐幫助(zhù)檢測人員(yuán)提升管徑(jing)測量和換(huan)能器定位(wèi)🈲水平，提高(gāo)🎯了測量工(gōng)作效率，并(bìng)通過現場(chǎng)實驗驗證(zhèng)了該方法(fa)良好的使(shǐ)用效果。該(gai)工裝的主(zhǔ)尺爲全鋼(gāng)材質，重量(liang)較大,可進(jin)一步研究(jiū)精簡結構(gòu)和重量的(de)方法。
2)大口(kǒu)徑流量計(ji)的正常工(gōng)作和現場(chǎng)量值溯源(yuán)會受到😘安(an)裝位置⛷️和(hé)上、下遊工(gōng)況條件的(de)影響.這些(xie)問題需要(yao)在設計階(jiē)段就進行(háng)考慮并解(jiě)決,一旦施(shī)工完成再(zài)改進則成(cheng)本巨大🧡且(qie)不一定能(néng)達到預期(qi)的效果。本(ben)文針對檢(jian)測井、流量(liang)計上遊處(chù)理、管道安(ān)裝等三個(gè)方面提出(chū)的設計建(jiàn)議，可爲污(wu)水處理及(jí)水資🍓源計(ji)量提供♍一(yi)定的參考(kao)。

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