1寸水管自來水流量計及投入式液位計在自來水處理中的應用分析
點擊次數：1629 發布時間：2021-09-01 08:50:57
1 引言
沈陽水務集團有限公司八水廠是沈陽市最大最先進、自動化程度最高的地表水處理廠，水廠1992年建成，日供水量45萬噸，占沈陽市總供水量的三分之一。在現代化水廠中，自動化儀表是水廠中應用的最直接的設備，每一個生產過程都有相對應的儀表，通過各種在線水質監測儀有效的檢測各工藝參數，儀表測定值與設定值之間連續進行比較、反饋，根據這些參數的數據進行手動或自動控制調節，從而能夠科學的指導生產、降低能耗、保證水處理質量、確保水質安全。儀表還具有連續檢測、越限報警的功能，便于及時處理事故。自動化儀表按功能可大致分為兩類：一類屬于監測生產過程物理參數的儀表，如監測液位、流量、壓力等。另一類屬于檢測水質的分析儀表，如檢測水濁度、余氯、PH值等。本文主要分析簡述了自來水廠的主要監測項目，并針對這些檢測項目分析了1寸水管自來水流量計、投入式液位計、壓力變送器、濁度儀，余氯分析儀，流量計，液位計，PH儀等常見的自動化檢測儀表在自來水處理中的應用。
2 儀表系統
2.1 水務工程常用儀表
水務工程常用自動化儀表主要由三個部分組成：
(1)傳感器，利用各種信號檢測被測模擬量。
(2)變送器，將傳感器所測量的模擬信號轉換為4-20mA電流信號，并送到可編程序控制器中。
(3)顯示器，將測量結果直觀地顯示出來，提供結果。
這三個部分有機的結合在一起，缺少其中任何一部分則不能稱為完整的儀表。自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，在自來水生產中得到了廣泛的應用，而且自動化檢測儀表內部具有與PLC連接的接口，更是自動化控制系統中重要部分，被稱為自動化控制系統的眼睛。作為自動化控制不可或缺的組成部分，儀表在自動化控制時起到了對相關數據的測量作用，同時對于收集到的電氣系統信息也可以進行整合，有利于生產管理人員進行決策。而儀表的自動化則是指無人條件下進行的數據測量與處理能力，并且可以對數據實行遠距離傳送，所以儀表是實現自動化控制的前提條件。
2.2 水務工藝流程儀表系統
水廠工藝流程參見圖1所示。
3 自來水廠主要監測項目
3.1 濁度監測
濁度是反映水中懸浮物，泥沙、黏土、藻類、有機物質等的含量。通過濁度檢測來分析原水經過沉淀、過濾等一系列過程后，水質是否達標。包括原水濁度、質沉淀過濾后的濁度。
3.2 余氯監測
余氯檢測反映出經過加氯消毒半小時后水中尚存的氯含量以確保其殺菌能力，包括濾池，送水泵房都要對余氯進行監測。
3.3 流量監測
自來水廠的進出口流量是對產水量統計、水成本計算、官網漏失率和能源損耗計算有重要意義。流量測量根據水的流量工況、測量范圍、可靠性要求、精確度要求等不同，選擇1寸水管自來水流量計等不同的測量儀表。
3.4 液位監測
自來水廠液位監測的方法多種多樣，包括浮力式，靜壓式，電氣式，超聲波式等，目前我廠液位檢測內容包括穩壓井水位，濾池水位，蓄水池水位等。
3.5 壓力監測
壓力值是指供水管道內橫截面上承受的力。一般情況下，如果就管路和出口來說，壓力越大，通過的流量就越大，壓力和流量成正比關系。
3.6 PH監測
PH值對水質變化、微生物繁殖、腐蝕性等有著重要影響，按照我國的《生活飲用水衛生規范》規定，自來水廠最終供水的PH值應在6.5~8.5范圍內。在自來水廠的穩壓井、沉淀池、濾池、送水泵房等處都需要進行PH值檢測。
4 水務儀表應用技術
4.1 濁度儀
濁度即水的混濁程度，由水中含有微量不溶性懸浮物質，膠體物質所致，單位NTU。濁度儀一般都是通過探測水樣中懸浮粒子的散射強弱來測定水的濁度。其原理是表現水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度。水中含有泥土、粉塵、微細有機物、浮游動物和其他微生物等懸浮物和膠體物都可使水中呈現濁度。
4.2 余氯分析儀
余氯是水中余留的游離性氯和結合性氯的總稱，余氯分析儀用來測量處理濾后水中的游離余氯。在廠區出廠水安裝余氯分析儀，實時監控出廠水的余氯值，將測量的結果傳輸到PLC及上位機，當實測濃度小于設定濃度時，自動控制系統調解加氯量，以便控制加氯量。
4.3 流量計
自來水廠中常見的流量計包括1寸水管自來水流量計和超聲波流量計。1寸水管自來水流量計是應用電磁感應原理，根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的一種儀器。其測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響。超聲波流量計分為捆綁式和插入式，是通過檢測流體流動對超聲脈沖的作用以測量流量的儀表。采用時差式測量原理，一個探頭發射信號穿過管壁、介質、另一側管壁后，被另一個探頭接收到，同時第二個探頭同樣發射信號被第一個探頭接收到，由于受到介質流速的影響，二者存在時間差，根據推算可以得出流速和時間差之間的換算關系，進而可以得到流量值。
4.4 液位計
超聲波液位計和投入式液位計是水廠中最常用的自動化檢測儀表，超聲波液位計的傳感器由一對發射、接受換能器組成。發射換能器面對頁面發射超聲波脈沖，超聲波脈沖從頁面上反射回來，被接收換能器接收，根據發射至接收的時間可確定傳感器與液面之間的距離，即可換算成液位。投入式液位計是利用液體靜壓與高度成比例的原理，通過先進的傳感元器件將靜壓轉換為電信號，可以直接投入到液體中。
4.5 壓力變送器
壓力變送器是一種壓力傳感器，接受壓力變量，然后依據一定比例轉換成標準信號，最后將標準信號輸出的儀表。壓力變送器主要將液體的物理壓力參數轉變成標準的電信號傳送給數顯表。其工作原理是將采集到的壓力信號傳遞到電子設備，就是將水壓的力學信號轉變為電流，由于電子信號與電流大小成正比，因此可通過隔離片及原件內的填充液壓傳送至測量膜片的兩側。
4.6 PH儀
PH儀是測量和反應溶液酸堿綜合度的重要工具。原水的PH值一般波動較大，且受當地的地質條件影響而各有不同，為了滿足生活用水的PH值要求，自來水廠需要進行PH值的檢測，PH值在6.5-8.5范圍內的自來水才能進入供水管網。PH分析儀使用氧化還原電極的方法來檢驗水中的酸堿度，測量范圍是0-14，實時監測原水的PH值和出廠水的PH值。
5 結束語
自動化儀表在自來水廠自動化控制中應用越來越廣泛，合理的使用在線儀表能夠實現水廠的現代化管理，為供水水質提供有力保證。選用儀表時應做到穩定可靠，操作簡單，安裝方便，能連續測量，反應靈敏，便于維護。在儀表日常巡視中要檢查采樣水流速，緩沖液用量以及儀表報警燈是否正常。
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2 儀表系統
2.1 水務工程常用儀表
水務工程常用自動化儀表主要由三個部分組成：
(1)傳感器，利用各種信號檢測被測模擬量。
(2)變送器，將傳感器所測量的模擬信號轉換為4-20mA電流信號，并送到可編程序控制器中。
(3)顯示器，將測量結果直觀地顯示出來，提供結果。
這三個部分有機的結合在一起，缺少其中任何一部分則不能稱為完整的儀表。自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，在自來水生產中得到了廣泛的應用，而且自動化檢測儀表內部具有與PLC連接的接口，更是自動化控制系統中重要部分，被稱為自動化控制系統的眼睛。作為自動化控制不可或缺的組成部分，儀表在自動化控制時起到了對相關數據的測量作用，同時對于收集到的電氣系統信息也可以進行整合，有利于生產管理人員進行決策。而儀表的自動化則是指無人條件下進行的數據測量與處理能力，并且可以對數據實行遠距離傳送，所以儀表是實現自動化控制的前提條件。
2.2 水務工藝流程儀表系統
水廠工藝流程參見圖1所示。
3 自來水廠主要監測項目
3.1 濁度監測
濁度是反映水中懸浮物，泥沙、黏土、藻類、有機物質等的含量。通過濁度檢測來分析原水經過沉淀、過濾等一系列過程后，水質是否達標。包括原水濁度、質沉淀過濾后的濁度。
3.2 余氯監測
余氯檢測反映出經過加氯消毒半小時后水中尚存的氯含量以確保其殺菌能力，包括濾池，送水泵房都要對余氯進行監測。
3.3 流量監測
自來水廠的進出口流量是對產水量統計、水成本計算、官網漏失率和能源損耗計算有重要意義。流量測量根據水的流量工況、測量范圍、可靠性要求、精確度要求等不同，選擇1寸水管自來水流量計等不同的測量儀表。
3.4 液位監測
自來水廠液位監測的方法多種多樣，包括浮力式，靜壓式，電氣式，超聲波式等，目前我廠液位檢測內容包括穩壓井水位，濾池水位，蓄水池水位等。
3.5 壓力監測
壓力值是指供水管道內橫截面上承受的力。一般情況下，如果就管路和出口來說，壓力越大，通過的流量就越大，壓力和流量成正比關系。
3.6 PH監測
PH值對水質變化、微生物繁殖、腐蝕性等有著重要影響，按照我國的《生活飲用水衛生規范》規定，自來水廠最終供水的PH值應在6.5~8.5范圍內。在自來水廠的穩壓井、沉淀池、濾池、送水泵房等處都需要進行PH值檢測。
4 水務儀表應用技術
4.1 濁度儀
濁度即水的混濁程度，由水中含有微量不溶性懸浮物質，膠體物質所致，單位NTU。濁度儀一般都是通過探測水樣中懸浮粒子的散射強弱來測定水的濁度。其原理是表現水中懸浮物對光線透過時所發生的阻礙程度。水中含有泥土、粉塵、微細有機物、浮游動物和其他微生物等懸浮物和膠體物都可使水中呈現濁度。
4.2 余氯分析儀
余氯是水中余留的游離性氯和結合性氯的總稱，余氯分析儀用來測量處理濾后水中的游離余氯。在廠區出廠水安裝余氯分析儀，實時監控出廠水的余氯值，將測量的結果傳輸到PLC及上位機，當實測濃度小于設定濃度時，自動控制系統調解加氯量，以便控制加氯量。
4.3 流量計
自來水廠中常見的流量計包括1寸水管自來水流量計和超聲波流量計。1寸水管自來水流量計是應用電磁感應原理，根據導電流體通過外加磁場時感生的電動勢來測量導電流體流量的一種儀器。其測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響。超聲波流量計分為捆綁式和插入式，是通過檢測流體流動對超聲脈沖的作用以測量流量的儀表。采用時差式測量原理，一個探頭發射信號穿過管壁、介質、另一側管壁后，被另一個探頭接收到，同時第二個探頭同樣發射信號被第一個探頭接收到，由于受到介質流速的影響，二者存在時間差，根據推算可以得出流速和時間差之間的換算關系，進而可以得到流量值。
4.4 液位計
超聲波液位計和投入式液位計是水廠中最常用的自動化檢測儀表，超聲波液位計的傳感器由一對發射、接受換能器組成。發射換能器面對頁面發射超聲波脈沖，超聲波脈沖從頁面上反射回來，被接收換能器接收，根據發射至接收的時間可確定傳感器與液面之間的距離，即可換算成液位。投入式液位計是利用液體靜壓與高度成比例的原理，通過先進的傳感元器件將靜壓轉換為電信號，可以直接投入到液體中。
4.5 壓力變送器
壓力變送器是一種壓力傳感器，接受壓力變量，然后依據一定比例轉換成標準信號，最后將標準信號輸出的儀表。壓力變送器主要將液體的物理壓力參數轉變成標準的電信號傳送給數顯表。其工作原理是將采集到的壓力信號傳遞到電子設備，就是將水壓的力學信號轉變為電流，由于電子信號與電流大小成正比，因此可通過隔離片及原件內的填充液壓傳送至測量膜片的兩側。
4.6 PH儀
PH儀是測量和反應溶液酸堿綜合度的重要工具。原水的PH值一般波動較大，且受當地的地質條件影響而各有不同，為了滿足生活用水的PH值要求，自來水廠需要進行PH值的檢測，PH值在6.5-8.5范圍內的自來水才能進入供水管網。PH分析儀使用氧化還原電極的方法來檢驗水中的酸堿度，測量范圍是0-14，實時監測原水的PH值和出廠水的PH值。
5 結束語
自動化儀表在自來水廠自動化控制中應用越來越廣泛，合理的使用在線儀表能夠實現水廠的現代化管理，為供水水質提供有力保證。選用儀表時應做到穩定可靠，操作簡單，安裝方便，能連續測量，反應靈敏，便于維護。在儀表日常巡視中要檢查采樣水流速，緩沖液用量以及儀表報警燈是否正常。