摘要：針(zhēn)對大口(kǒu)徑流量(liang)計 的現(xian)場量值(zhi)溯源，結(jié)合實例(li)，設計了(le)一套指(zhǐ)導換能(neng)器現場(chang)安裝的(de)輔尺，較(jiào)好地解(jie)決了直(zhí)徑測量(liàng)不準、換(huàn)能器定(ding)位問🌈題(ti);提出了(le)針對檢(jiǎn)測井、流(liú)量計上(shàng)遊處理(li)、管道安(an)裝等三(sān)個方面(mian)的♊設計(jì)建💚議，可(kě)爲污水(shui)處理工(gōng)藝設計(ji)和大口(kǒu)徑流量(liàng)計量值(zhi)溯源提(ti)供有益(yì)的指導(dǎo)與幫助(zhu)。
0引言
　　大(dà)口徑流(liu)量計在(zài)水資源(yuán)計量場(chang)合應用(yong)非常多(duō)， 電磁流(liu)量計 因(yīn)其無壓(ya)力損失(shī)且不受(shou)管道内(nèi)流體密(mì)度、溫度(dù)等因㊙️素(sù)的影響(xiang)，成爲污(wū)水處理(lǐ)企業的(de)首選”。用(yòng)于污水(shuǐ)計量的(de)電磁流(liú)量計口(kǒu)徑多爲(wei)1000mm以上口(kou)，貿易結(jié)算量和(hé)涉及📐金(jin)額巨💔大(dà)田由💚于(yú)大口徑(jing)流量計(jì)安裝後(hou)一般無(wú)備用管(guǎn)路“,無法(fǎ)拆卸送(sòng)檢，多數(shu)情況🐇下(xia)隻能采(cai)用外夾(jiá)式超聲(shēng)流量計(ji)進📧行現(xian)場校準(zhun)☔。
　　在校準(zhun)過程中(zhōng)，難免會(huì)遇到現(xiàn)場檢測(ce)條件不(bú)足的💔情(qing)況♍，包括(kuò)❓檢測井(jing)空間或(huò)前後直(zhí)管段不(bu)足，換能(néng)器定位(wei)不準💰，流(liú)量計不(bú)滿管🚶和(hé)介質氣(qi)泡多等(deng)問題。本(běn)🍉文将針(zhen)對.上述(shu)問題進(jin)🏒行研究(jiu)并提出(chu)🍓設計建(jian)議。
1現場(chǎng)校準方(fang)法
1.1 外夾(jia)式超聲(shēng)流量計(ji) 工作原(yuan)理
　　超聲(shēng)波流量(liàng)計 以測(cè)量聲波(bō)在流動(dòng)介質中(zhong)傳播的(de)時間與(yǔ)流速的(de)關系爲(wei)原♊理。如(rú)圖1所示(shi)，A和B爲換(huàn)能器,L爲(wèi)聲道長(zhǎng)度,D爲管(guǎn)道♈外徑(jing),h爲管壁(bi)厚度.`?爲(wei)超聲流(liu)量計測(cè)得的管(guan)道平均(jun1)流速。通(tong)過D與h可(ke)得到管(guǎn)道過流(liú)面🧡積s,其(qi)計算公(gōng)式如式(shì)(1)，體積流(liú)量qv如式(shì)(2)


1.2标準器(qì)
　　用作标(biao)準器的(de)外夾式(shì)超聲流(liu)量計精(jīng)度等級(ji)較高,多(duo)⚽爲0.5級，一(yi)般需送(song)至權威(wēi)檢定機(jī)構在實(shi)驗室條(tiao)件下進(jìn)行标定(dìng)。
2換能器(qì)定位方(fang)法的研(yan)究
　　換能(néng)器安裝(zhuāng)位置的(de)正确與(yǔ)否直接(jiē)關系到(dao)測量結(jie)果,難點(dian)⭕有兩個(ge):一是兩(liǎng)個換能(neng)器之間(jian)的連線(xian)應與管(guǎn)道中心(xīn)軸線平(ping)行;二是(shi)确定平(píng)均管徑(jing)位置。如(ru)圖2所示(shi),管道口(kǒu)徑爲DN1800.以(yi)2聲程V法(fa)測量爲(wèi)例。AB爲超(chao)聲流量(liàng)計給出(chu)的兩個(ge)換能器(qì)之間的(de)安裝距(ju)離㊙️(1325mm)。在實(shi)際安裝(zhuāng)過程中(zhōng)，如💃🏻果沒(méi)有其它(ta)🥰的輔助(zhu)手段，難(nan)以做到(dao)AB連💜線與(yu)管道中(zhōng)✍️心軸線(xiàn)平行。假(jia)若偏離(lí)角α爲1°,右(yòu)側換能(neng)器的偏(piān)離距離(li)近似等(děng)于弧長(zhǎng)B′B,B′B=11.5mm。若管道(dao)口徑爲(wei)DN2000，以表🔴1中(zhōng)最長換(huan)能器安(ān)裝間距(ju)計算，AB=2984mm,則(ze)B′B=26mm,對測量(liàng)結果将(jiang)帶🌈來不(bu)可忽略(lue)的影響(xiang)。

　　由于待(dài)測管徑(jìng)巨大，管(guǎn)道截面(miàn)爲非标(biao)準圓形(xing)。以DN1800管道(dao)爲例，不(bú)同位置(zhi)的外徑(jing)最大可(ke)差35mm,極限(xiàn)情況下(xià),若傳感(gǎn)器安裝(zhuang)位置的(de)👄直徑與(yu)平均直(zhi)徑的差(chà)值恰好(hao)🔞爲外徑(jing)最大差(cha)💋即35mm,僅截(jié)面面積(jī)一項帶(dài)來的誤(wu)差就達(da)3.8%。，傳統的(de)圍尺測(ce)量直徑(jing)的方法(fa)獲得的(de)是平均(jun1)管徑，但(dan)無法指(zhi)導檢測(cè)人員将(jiāng)換能器(qi)安裝在(zài)平均管(guan)徑位置(zhì);即使在(zài)換能器(qi)之間增(zeng)加滑軌(gui)，也隻能(neng)保證換(huan)能器安(ān)裝間距(ju)🏃準确，不(bu)能保證(zheng)換能器(qi)連線的(de)投影與(yǔ)軸線平(ping)行。因此(ci),本文設(she)計了一(yi)套🔆便♻️于(yu)攜帶、易(yì)于現場(chang)組裝的(de)輔助設(she)備即輔(fu)尺,用于(yú)定位、安(ān)🐇裝換能(neng)器，基本(ben)結構如(rú)圖3、圖4所(suo)示。輔尺(chi)測量管(guan)✨徑範圍(wéi):800~2200mm,其主尺(chǐ)測.量不(bú)👨‍❤️‍👨确定度(dù)U=0.5mm(k=2)。能夠測(cè)量管道(dao)截面任(rèn)意位置(zhi)的外㊙️徑(jìng),保證換(huàn)能器連(lián)線🛀平行(hang)于管道(dào)軸心，較(jiao)好地解(jiě)決換能(néng)器安裝(zhuāng)位置不(bu)精準帶(dài)來的問(wen)題,盡可(kě)能🍉地降(jiàng)低測量(liang)過程中(zhōng)的人爲(wèi)影響,實(shí)用性強(qiang)。


3排水設(she)施的設(she)計
3.1檢測(ce)井的設(she)計
　　一般(bān)情況下(xià),污水排(pái)放管道(dào)及用于(yú)計量的(de)大口徑(jing)流量計(ji)均置于(yú)地下。現(xian)場校準(zhǔn)需有檢(jian)測井才(cái)能正常(cháng)進行。由(yóu)于外㊙️夾(jiá)式超聲(sheng)流量計(jì)不能獲(huò)得流體(ti)剖面的(de)信息，并(bing)受流速(sù)不對稱(chēng)和流态(tài)變♊化影(ying)響，易産(chan)🚶‍♀️生測量(liàng)誤差121。爲(wèi)盡量減(jiǎn)小流體(tǐ)擾動帶(dai)來的影(yǐng)響，現🐉場(chǎng)測量時(shi)應選取(qu)較長的(de)🔞前後直(zhí)管段進(jin)行檢測(ce)，因🐅此，檢(jian)測井的(de)位置選(xuǎn)取十分(fèn)重要，一(yī)般靠近(jìn)流量計(jì)的.上遊(you)位置.直(zhi)管段盡(jìn)量保證(zheng)至少前(qián)10D後5D(D爲管(guǎn)道公稱(cheng)通徑),若(ruò)上遊存(cun)在💔泵或(huo)彎頭、閥(fa)門時,應(ying)盡可能(néng)地延長(zhǎng)直管段(duan)的距離(li)13,控制在(zai)20D以，上。
　　通(tōng)常井底(dǐ)離管底(di)不少于(yu)0.2m,兩側井(jǐng)壁距管(guan)壁不少(shao)于1m。對于(yú)檢測井(jǐng)🤟的長度(du)，當管徑(jing)範圍爲(wei)DN1000~DN2000時，以FLEXIM601超(chāo)聲流量(liàng)計爲例(lì)，配套CDK型(xing)換能器(qi)，分别采(cǎi)用V法和(he)Z法以及(jí)不同的(de)聲程測(cè)量時,換(huan)能器的(de)安裝間(jiān)距如表(biao)1所示，其(qí)範圍對(duì)應管💰道(dao)内徑約(yue)爲0.27D~1.5D.考慮(lü)現場檢(jiǎn)測的人(ren)員活動(dong)🤞空間，因(yin)此檢測(ce)井長度(du)以2D爲宜(yí)。
3.2流量計(jì).上遊處(chù)理設計(jì)
　　在排水(shui)管道中(zhōng)由于管(guǎn)道落差(cha)較大，按(an)正常管(guǎn)道坡度(du)無法滿(man)足🔆設計(jì)要求時(shi)，會采取(qǔ)建設跌(diē)水井來(lai)滿足設(shè)計方案(an),同🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時還(hai)起到穩(wen)流和排(pái)氣的作(zuo)用。但若(ruo)設計考(kao)慮不周(zhōu)，水流經(jing)過跌水(shuǐ)🐉井後.上(shang)遊帶來(lái)的大量(liàng)氣泡依(yi)👌然會存(cun)在甚至(zhì)增加，導(dǎo)緻流量(liang)計無法(fǎ)正常工(gōng)作。以長(zhǎng)沙嶽麓(lu)某污水(shuǐ)處理廠(chang)爲例，如(rú)圖5所示(shi)，該跌水(shuǐ)井尺寸(cùn)爲4m×3m×5m,流量(liàng)計爲DN1800電(diàn)磁流量(liang)計。.上遊(you)水源♈含(hán)有大量(liang)氣泡,流(liú)速約1.2m/s,水(shuǐ)流方向(xiàng)如✔️箭頭(tou)所示，從(cong)入口處(chu)直沖下(xia)遊管道(dao)入口,夾(jia)帶大量(liang)新産生(sheng)的氣泡(pào)進入測(ce)量✂️管道(dào),導緻電(dian)磁流量(liang)計數據(ju)極不穩(wěn)定，外夾(jiá)式超聲(shēng)流量計(ji)💜無論采(cǎi)用V法還(hai)是Z法,均(jun)無法獲(huò)取🈚測量(liang)信号，無(wú)法進行(háng)校準工(gōng)作。

　　檢測(cè)人員建(jiàn)議污水(shui)處理廠(chǎng)對跌水(shui)井進行(háng)改造，如(rú)圖6所示(shi)，在井❄️中(zhōng)部增加(jiā)一道鋼(gang)制擋水(shuǐ)闆，厚度(du)爲5mm,鋼闆(pǎn)采用Q235C鋼(gāng)材,槽鋼(gang)采㊙️用熱(rè)軋普通(tong)槽鋼(型(xing)号6.3),井壁(bì)預埋件(jiàn)施工采(cai)用植筋(jin)處理,鋼(gāng)筋采用(yong)HRB400。擋闆底(di)部在下(xia)遊入口(kou)中心線(xian)位置，擋(dang)闆距離(li)右壁約(yue)1.5m。改造後(hou)，上遊水(shuǐ)流沖擊(ji)在擋闆(pan)處，起到(dao)了良好(hao)的排氣(qi)和穩流(liu)作💯用。再(zài)次測量(liàng)時,超聲(shēng)流量計(jì)信号正(zheng)常，被測(ce)電磁流(liú)量計示(shì)值穩定(dìng),較好地(di)解決了(le)現場污(wu)水的計(jì)量和流(liú)🔞量計的(de)量值溯(sù)源⭐問題(ti)。



3.3管道設(she)計
　　爲保(bao)證大口(kǒu)徑流量(liàng)計正常(chang)計量，其(qi)前後直(zhi)管段、介(jiè)質滿👉管(guan)、不能👉存(cún)氣等要(yào)求是需(xu)要滿足(zú)的。但現(xiàn)場安裝(zhuang)條件各(ge)👅不相同(tóng)，針對不(bú)同情況(kuang)，從正确(què)計量的(de)角度出(chu)發💔,本文(wén)提🈲出了(le)兩種管(guan)道鋪設(she)及🌏流量(liàng)計安裝(zhuang)的建議(yì),分别如(rú)圖7和圖(tú)8所示。管(guǎn)道直徑(jing)爲D,跌水(shui)井長❤️度(dù)爲L，配置(zhì)擋🧑🏽‍🤝‍🧑🏻水牆(qiang)，擋水牆(qiang)♈底部距(ju)井底🔱約(yuē)0.5D,牆體距(ju)離♌右壁(bì)約0.4L,;排污(wū)排氣井(jǐng)爲正方(fang)形,尺寸(cun)爲1.5D×1.5D.即圖(tú)示L2=1.5D.内置(zhì)擋水牆(qiang),擋水牆(qiáng)頂與.上(shang)遊管頂(ding)平齊，牆(qiang)體距離(li)右壁約(yuē)0.4L2。
　　圖7爲場(chǎng)地空間(jian)較充裕(yu)時，流量(liang)計所在(zai)的管道(dao)較長,管(guǎn)道的水(shui)平🌈夾角(jiao)較小，約(yue)爲5°。圖8則(ze)爲場地(dì)空間較(jiao)小時的(de)類U型🛀🏻設(shè)計，流量(liang)🙇‍♀️計在底(dǐ)部，所在(zài)管道的(de)水平夾(jia)角約8°~10°,出(chu)口夾角(jiǎo)爲120°~135°。
4總結(jié)
1)本文設(shè)計的用(yong)于換能(néng)器安裝(zhuang)的輔尺(chǐ)，結構簡(jiǎn)單,便于(yu)攜帶，能(néng)幫助檢(jiǎn)測人員(yuan)提升管(guan)徑測量(liàng)和換能(néng)器定位(wèi)水平，提(tí)高了測(ce)量工作(zuo)效率，并(bìng)通過現(xian)場實驗(yan)驗證了(le)該方法(fǎ)良好的(de)🈲使用效(xiào)果。該工(gong)裝的主(zhu)尺爲全(quan)鋼材質(zhì)，重量較(jiao)大,可進(jìn)一步研(yán)究精簡(jian)結構和(he)重㊙️量的(de)方法。
2)大(da)口徑流(liu)量計的(de)正常工(gōng)作和現(xiàn)場量值(zhi)溯源會(hui)受到安(an)裝㊙️位置(zhì)和上、下(xià)遊工況(kuàng)條件的(de)影響.這(zhè)些問題(ti)需要在(zai)設計階(jiē)段就♋進(jìn)行考慮(lü)并解決(jue),一旦施(shī)工完成(chéng)再改🈲進(jin)則成⭐本(ben)巨大且(qie)不一定(ding)能達到(dao)預期的(de)效果。本(běn)文針對(duì)檢測井(jing)、流量計(jì)上遊處(chu)理、管道(dao)安裝等(deng)🈚三個方(fāng)面提出(chu)的設計(ji)建♊議，可(kě)爲污水(shui)處理及(jí)水資🈲源(yuan)計量提(tí)供一定(ding)的參考(kǎo)。

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