巴歇尔槽等明渠污水流量计的测量误差与性能
能否顺利实施排污申报登记制度取决能否获得排污废水的可靠信息,而信息的可信度主要取决于监测技术。由于工业废水水质的复杂性,其水量和水质随时间、季节、生产工艺及原料品种等因素变化。这就要求流量监测仪器能适应酸、碱、高温、高湿等恶劣环境,能在复杂的水力条件下准确计量。目前污水流量计种类繁多,产品性能不尽相同,在同一地区不同污水类型的企业安装、使用效果有很大的差异。由于企业排放废水的特殊性,传统的水文流量监测仪器, 不论在标准、性能、器件等方面,与监测多种水质的污水仪器有很大差别。下面根据产品设计中遇到的问题进行讨论。
1 污水流量计应用现状
目前,国内外液位流量计种类较多。按测量原理、被测物的种类及其使用方法(连续测量、瞬时测量) ,已有十种之多,但至今还没有能有效测量所有液位的液位传感器。国外液位计中使用较普遍的有以下十种:
( 1)气泡式液位计;
( 2)压差式液位计;
( 3)膜式液位计;
( 4)浮筒式液位计;
( 5)静电电容式液位计;
( 6)电极式液位计;
( 7)磁力计;
( 8)声波式液位计;
( 9)辐射式液位计;
( 10)短路式液位计。
由于没有污水流量计检验标准,各制造厂家根据不同的测量原理和传感器,参照标准化组织( iso)编辑的“明渠水流测量”标准,制订企业标准执行。由于传感器不同,标准不*一样,各种流量计性能有一定的差异。目前较普遍的技术缺陷是:
a.传感器可靠性和重现性较差。由于目前尚无传感器,大都是液位传感器测量水位,由计算机进行模拟计算流量。传感器连续工作基准点容易产生飘移是造成流量计量不准确的主要原因。
b. 主机故障率较高。其主要原因是设计时对污水流量计作用认识不充分,片面追求多功能。例如,传感器输出信号采用电压信号传输, 电缆阻值略大, 输入信号不能正确输入。
c. 安装调试复杂,专业性较强,使用单位不便选择。例如,测量下限水位高,易堵塞和低水位计量不准等因素没有考虑。
d. 通常排放水量应在污水流量计大水量50% 左右,但许多使用单位和部分经销单位常常忽略这个问题,造成仪器处于不正常工作状态。此外元器件质量不好,抗*力弱,也是仪器故障率高的原因之一。
根据调查收集的资料来看,陕西省工业污染废水主要排污行业是造纸及纸制品业,污染负荷比32. 3% ; 化学工业负荷比22.1% ; 纺织业5. 4% ;天然气,石油开采业负荷比4. 6% ; 机械工业负荷比4. 6% 。所以工业废水排放水质中悬浮物占的比重较大; 酸碱性水质比重较大; 瞬时排放量< 400m3 /h,这些是陕西省污水流量计使用的三个特点。对于污水流量计的要求,除了技术上的*性外,还存在性能、维护、方便、经济等多种因素的影响,在产品设计时都应全面考虑。
另外相近类别产品的可比性,也是影响污水流量计的使用率。例如: 废水排放量为400m3 /h的企业,新鲜水费0. 60元/m3 ,大口径水表价格0. 3万元/个,每天按8h 计算,每年新鲜水费约为57万元。设备费比值1∶190,而污水费约4. 8万元,污水流量计费用1. 5万元,设备费比值1∶ 3左右,同一企业进水与排水设备费比值相距甚远。不能不引起使用单位的重视。
2 流量计误差分析
2. 1 流量计基本构造
流量计一般由流体槽、传感器、二次仪表组成。因测量原理与传感器不同,流体槽有所不同,二次仪表大多采用51系统单片机。其工作原理框图如下:
2. 2 流量计误差分析
流体槽: 目前国内流量计流体槽较多的是三角堰(梯形堰)巴歇尔槽和无喉槽。标准jjgt11- 90明渠堰槽流量计试行检定规程中对新安装明渠槽流量计应达到的不确定度为:
薄壁堰 三角形缺口薄壁堰1%～ 2%
矩形缺口薄壁堰1% ～ 4%
等宽缺口薄壁堰1% ～ 4%
宽顶堰 矩形宽顶堰 3% ～ 5%
圆缘宽顶堰 3% ～ 5%
三角形剖面堰 2%～ 5%
平坦v形堰2% ～ 5%
巴歇尔槽 自由出流 3%
无喉道槽 自由出流 4%
*hys- z- 89明渠污水流量计,液位计暂行技术要求,整套仪表的基本误差≤± 5% (满量程误差) ,薄壁堰、巴歇尔槽、无喉槽误差在4% 以下,均能达到hysz-89要求(仪器误差通常≤ 1% ) ,在使用时要考虑排放渠道及附近场地情况,特别是排放水质对流体槽有无影响。例如,悬浮物含量较多的企业不要选用三角堰式流体槽,以免堵塞。含油或粘度较大的企业不要使用浮子式流量计。
传感器是污水流量计的关键元件,也是测量误差的重要来源。影响传感器正常工作的因素较多,类型不同,因素也不一样。例如:浮子式传感器传动钢索受温度变化影响较大,冬季易结冰打滑,夏季钢索受热伸长。超声波电容式传感器在器件供电方式等方面,易受到外界干拢。电缆传输距离过长,信号衰减与受外界影响,对测量结果有较大的影响,这种影响往往大于其它因素的影响,为了防止干扰和信号衰减,有时需要对二次仪表进行改进,或在排放口附近修建仪器室等。
3 二次仪表故障原因,主要是元器件质量较差,在设计上主要偏重多功能化。例如微机打印头理论寿命0. 4× 106 行, 但实际使用中,能达到的不多。所以笔者认为污水流量计主要功能是记录排放水体积,其它性能应服从于主要功能,这样不仅能降低成本,也能提高二次仪表*工作的可靠性。
污水流量计展望随着排污申报登记工作的深入开展,污水流量计已成为*的工具,将会*为环境保护服务。污水流量计性能和质量也会有很大的提高,上述存在的技术缺陷也会逐步改进,但是就目前企业排放口不规范,特别是企业经济状态, 现行的污水流量计难以适应,尤其是遇到排放渠道较窄,排放口附近无建筑, 流体槽与二次仪表距离大于30m等,附属费用较大,现行污水流量计的缺点和矛盾更为突出。同时,污水流量计在企业使用时,专业化太强也是现行仪器的缺陷,污水流量计是否正常工作,设备及人为的故障判断也是影响仪器使用率,仪器带病工作和*闲置不工作也是目前环保设备运行中普遍和突出的问题。
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( 1)气泡式液位计;
( 2)压差式液位计;
( 3)膜式液位计;
( 4)浮筒式液位计;
( 5)静电电容式液位计;
( 6)电极式液位计;
( 7)磁力计;
( 8)声波式液位计;
( 9)辐射式液位计;
( 10)短路式液位计。
由于没有污水流量计检验标准,各制造厂家根据不同的测量原理和传感器,参照标准化组织( iso)编辑的“明渠水流测量”标准,制订企业标准执行。由于传感器不同,标准不*一样,各种流量计性能有一定的差异。目前较普遍的技术缺陷是:
a.传感器可靠性和重现性较差。由于目前尚无传感器,大都是液位传感器测量水位,由计算机进行模拟计算流量。传感器连续工作基准点容易产生飘移是造成流量计量不准确的主要原因。
b. 主机故障率较高。其主要原因是设计时对污水流量计作用认识不充分,片面追求多功能。例如,传感器输出信号采用电压信号传输, 电缆阻值略大, 输入信号不能正确输入。
c. 安装调试复杂,专业性较强,使用单位不便选择。例如,测量下限水位高,易堵塞和低水位计量不准等因素没有考虑。
d. 通常排放水量应在污水流量计大水量50% 左右,但许多使用单位和部分经销单位常常忽略这个问题,造成仪器处于不正常工作状态。此外元器件质量不好,抗*力弱,也是仪器故障率高的原因之一。
根据调查收集的资料来看,陕西省工业污染废水主要排污行业是造纸及纸制品业,污染负荷比32. 3% ; 化学工业负荷比22.1% ; 纺织业5. 4% ;天然气,石油开采业负荷比4. 6% ; 机械工业负荷比4. 6% 。所以工业废水排放水质中悬浮物占的比重较大; 酸碱性水质比重较大; 瞬时排放量< 400m3 /h,这些是陕西省污水流量计使用的三个特点。对于污水流量计的要求,除了技术上的*性外,还存在性能、维护、方便、经济等多种因素的影响,在产品设计时都应全面考虑。
另外相近类别产品的可比性,也是影响污水流量计的使用率。例如: 废水排放量为400m3 /h的企业,新鲜水费0. 60元/m3 ,大口径水表价格0. 3万元/个,每天按8h 计算,每年新鲜水费约为57万元。设备费比值1∶190,而污水费约4. 8万元,污水流量计费用1. 5万元,设备费比值1∶ 3左右,同一企业进水与排水设备费比值相距甚远。不能不引起使用单位的重视。
2 流量计误差分析
2. 1 流量计基本构造
流量计一般由流体槽、传感器、二次仪表组成。因测量原理与传感器不同,流体槽有所不同,二次仪表大多采用51系统单片机。其工作原理框图如下:
2. 2 流量计误差分析
流体槽: 目前国内流量计流体槽较多的是三角堰(梯形堰)巴歇尔槽和无喉槽。标准jjgt11- 90明渠堰槽流量计试行检定规程中对新安装明渠槽流量计应达到的不确定度为:
薄壁堰 三角形缺口薄壁堰1%～ 2%
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等宽缺口薄壁堰1% ～ 4%
宽顶堰 矩形宽顶堰 3% ～ 5%
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传感器是污水流量计的关键元件,也是测量误差的重要来源。影响传感器正常工作的因素较多,类型不同,因素也不一样。例如:浮子式传感器传动钢索受温度变化影响较大,冬季易结冰打滑,夏季钢索受热伸长。超声波电容式传感器在器件供电方式等方面,易受到外界干拢。电缆传输距离过长,信号衰减与受外界影响,对测量结果有较大的影响,这种影响往往大于其它因素的影响,为了防止干扰和信号衰减,有时需要对二次仪表进行改进,或在排放口附近修建仪器室等。
3 二次仪表故障原因,主要是元器件质量较差,在设计上主要偏重多功能化。例如微机打印头理论寿命0. 4× 106 行, 但实际使用中,能达到的不多。所以笔者认为污水流量计主要功能是记录排放水体积,其它性能应服从于主要功能,这样不仅能降低成本,也能提高二次仪表*工作的可靠性。
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