巴歇爾槽等明渠污水流量計的測量誤差與性能的研究分析

  能否順利實施排污申報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測技術。由于工業廢水水質的復雜性,其水量和水質隨時間、季節、生產工藝及原料品種等因素變化。這就要求流量監測儀器能適應酸、堿、高溫、高濕等惡劣環境,能在復雜的水力條件下準確計量。目前污水流量計種類繁多,產品性能不盡相同,在同一地區不同污水類型的企業安裝、使用效果有很大的差異。由于企業排放廢水的特殊性,傳統的水文流量監測儀器, 不論在標準、性能、器件等方面,與監測多種水質的污水儀器有很大差別。下面根據產品設計中遇到的問題進行討論。

 
  1　污水流量計應用現狀
  目前,國內外液位流量計種類較多。按測量原理、被測物的種類及其使用方法(連續測量、瞬時測量) ,已有十種之多,但至今還沒有能有效測量所有液位的液位傳感器。國內液位計中使用較普遍的有以下十種:
  ( 1)氣泡式液位計;
  ( 2)壓差式液位計;
  ( 3)膜式液位計;
  ( 4)浮筒式液位計;
  ( 5)靜電電容式液位計;
  ( 6)電極式液位計;
  ( 7)磁力計;
  ( 8)聲波式液位計;
  ( 9)輻射式液位計;
  ( 10)短路式液位計。
  由于國家沒有污水流量計檢驗標準,各制造廠家根據不同的測量原理和傳感器,參照國內標準化組織( ISO)編輯的“明渠水流測量”標準,制訂企業標準執行。由于傳感器不同,標準不完全一樣,各種流量計性能有一定的差異。目前較普遍的技術缺陷是:
 
  A.傳感器可靠性和重現性較差。由于目前尚無專用傳感器,大都是液位傳感器測量水位,由計算機進行模擬計算流量。傳感器連續工作基準點容易產生飄移是造成流量計量不準確的主要原因。
 
  B. 主機故障率較高。其主要原因是設計時對污水流量計作用認識不充分,片面追求多功能。例如,傳感器輸出信號采用電壓信號傳輸, 電纜阻值略大, 輸入信號不能正確輸入。
 
  C. 安裝調試復雜,**性較強,使用單位不便選擇。例如,測量下限水位高,易堵塞和低水位計量不準等因素沒有考慮。
 
  D. 通常排放水量應在污水流量計zui大水量50% 左右,但許多使用單位和部分經銷單位常常忽略這個問題,造成儀器處于不正常工作狀態。此外元器件質量不好,抗干擾能力弱,也是儀器故障率高的原因之一。
 
  根據調查收集的資料來看,陜西省工業污染廢水主要排污行業是造紙及紙制品業,污染負荷比32. 3% ; 化學工業負荷比22.1% ; 紡織業5. 4% ;天然氣,石油開采業負荷比4. 6% ; 機械工業負荷比4. 6% 。所以工業廢水排放水質中懸浮物占的比重較大; 酸堿性水質比重較大; 瞬時排放量< 400m3 /h,這些是陜西省污水流量計使用的三個特點。對于污水流量計的要求,除了技術上的性外,還存在性能、維護、方便、經濟等多種因素的影響,在產品設計時都應全面考慮。
 
另外相近類別產品的可比性,也是影響污水流量計的使用率。例如: 廢水排放量為400m3 /h的企業,新鮮水費0. 60元/m3 ,大口徑水表價格0. 3萬元/個,每天按8h 計算,每年新鮮水費約為57萬元。設備費比值1∶190,而污水費約4. 8萬元,污水流量計費用1. 5萬元,設備費比值1∶ 3左右,同一企業進水與排水設備費比值相距甚遠。不能不引起使用單位的重視。
 
  2　流量計誤差分析
  2. 1　流量計基本構造
  流量計一般由流體槽、傳感器、二次儀表組成。因測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系統單片機。其工作原理框圖如下:

  2. 2　流量計誤差分析
  流體槽: 目前國內流量計流體槽較多的是三角堰(梯形堰)巴歇爾槽和無喉槽。國家標準JJGT11- 90明渠堰槽流量計試行檢定規程中對新安裝明渠槽流量計應達到的不確定度為:
  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%
  無喉道槽　自由出流　4%
  國家環保局HYS- Z- 89明渠污水流量計,液位計暫行技術要求,整套儀表的基本誤差≤± 5% (滿量程誤差) ,薄壁堰、巴歇爾槽、無喉槽誤差在4% 以下,均能達到HYSZ-89要求(儀器誤差通常≤ 1% ) ,在使用時要考慮排放渠道及附近場地情況,特別是排放水質對流體槽有無影響。例如,懸浮物含量較多的企業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不要使用浮子式流量計。
 
  傳感器是污水流量計的關鍵元件,也是測量誤差的重要來源。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:浮子式傳感器傳動鋼索受溫度變化影響較大,冬季易結冰打滑,夏季鋼索受熱伸長。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。電纜傳輸距離過長,信號衰減與受外界影響,對測量結果有較大的影響,這種影響往往大于其它因素的影響,為了防止干擾和信號衰減,有時需要對二次儀表進行改進,或在排放口附近修建儀器室等。
 
  3    二次儀表故障原因,主要是元器件質量較差,在設計上主要偏重多功能化。例如微機打印頭理論壽命0. 4× 106 行, 但實際使用中,能達到的不多。所以筆者認為污水流量計主要功能是記錄排放水體積,其它性能應服從于主要功能,這樣不僅能降低成本,也能提高二次儀表長期工作的可靠性。
 
污水流量計展望隨著排污申報登記工作的深入開展,污水流量計已成為必不可少的工具,將會長期為環境保護服務。污水流量計性能和質量也會有很大的提高,上述存在的技術缺陷也會逐步改進,但是就目前企業排放口不規范,特別是企業經濟狀態, 現行的污水流量計難以適應,尤其是遇到排放渠道較窄,排放口附近無建筑, 流體槽與二次儀表距離大于30m等,附屬費用較大,現行污水流量計的缺點和矛盾更為突出。同時,污水流量計在企業使用時,**化太強也是現行儀器的缺陷,污水流量計是否正常工作,設備及人為的故障判斷也是影響儀器使用率,儀器帶病工作和長期閑置不工作也是目前環保設備運行中普遍和突出的問題。


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