污水處理廠對流量計的選型及運行問題處理

摘要：紹興污水處理廠的流量計檢測系統與工藝流程相適應，進廠管線及各工藝段流量數據通過在線流量計通訊至分站PLC，再傳輸到中央控制室。通過對流量計的選型及維修的研究，可提高流量計的運行可靠性，從而為污水處理智能化控制提供了有力的保障。
紹興水處理發展有限公司是國內工業廢水處理量最大的污水處理廠之一，一期工藝為厭氧/好氧/混凝沉淀，處理規模為30×10^4m³/d；二期采用好氧延時曝氣工藝，處理規模為30×10^4m³/d；2004年-2006年通過對一、二期工程實施挖潛改造，污水處理能力達到70×10^4m³/d；三期工藝采用物化混凝沉淀/水解酸化/延時曝氣，處理能力為20×10^4m³/d，總處理能力為90×10^4m³/d。
目前，我國城市污水處理行業側重于工藝的建設，對于優化運營尚未進行過系統研究，污水處理廠的過程控制和管理沒有得到足夠的重視，從而造成各處理段工藝參數不穩定、處理過程中物耗能耗高等問題。要使污水處理運營正常，污水處理的水質、水量達到國家排放標準，對流量計量檢測儀表的配置和管理提出了新的要求，這主要體現在以下幾個方面: 污水處理企業加強對外結算和內部核算，以及環保部門進、出水水量的監視，需合理配置進、出水及過程流量儀表；污水處理普遍實現了自動化，對流量檢測儀表的性能提出了更高的要求；高穩定性和較低的維護、校準成本，對流量計的使用提出可靠性要求。
1、流量計的選型
1.1流量計選型原則
對于一個特定的使用場合，流量計的選擇取決于被測管道工藝特性(例如流量計在現場安裝條件下的準確度、安裝條件的局限或被測介質的特殊性等)，因此對流量計的選擇必須結合工藝要求與使用條件作出判斷。根據經驗，主要從以下四個方面進行選型：
①確定被測流體的類型。包括被測流體是液體還是氣體；被測流體是否有腐蝕性，是否有導電性。
②確定流量計工作條件和管道內壓力的界限值。
③確定流量計的安裝條件。包括管道的內徑尺寸，安裝流量計的上、下游直管段長度，是否有擾流件，是否能滿足流量計的基本安裝條件；管道內被測流體是否能達到滿管要求等。
④確定性能和測量能力方面總的要求。包括準確度要求，以及在多大的流量測量范圍內保證上述精度；對用于結算的流量計，其精度要求高于國標；確定流量計使用模擬量或總線的通訊方式。
1.2流量計的選型配置
紹興污水處理廠根據工藝要求，配合自控系統，結合生產運行經驗，在進廠、出廠管線及各工藝段配置與工藝流程相適應的流量監測儀表，各流量計瞬時和累計信號通過4～20mA電流信號或者profibus-PA現場總線送至各控制分站(PLC)，再傳送到中央控制室。
根據流量計選型原則，同時比較污水流量計和時差式超聲波流量計的特點，全廠共配置污水流量計140余臺，主要分布在進、出廠管線及加藥管道上。由于管道內有一定的靜壓且流量較大，排除了明渠流量計的選用，且其流量不僅對工藝十分重要，還作為結算的依據，因此在選型上首先要考慮精度和穩定性，污水流量計為最佳選擇，并且應使用精度高的污水流量計，同時因工業廢水具有一定的腐蝕性，故選擇耐腐蝕的電極和襯里，并應根據污水流量計安裝所需直管段要求(流量計前為5DN，后為3DN)，選擇適合的安裝位置。進廠管線所用的污水流量計見圖1。

在生產運行中，檢測各工藝段處理的污水流量及污泥的流量，對工藝運行都具有重要意義。在選擇各工藝段使用的流量計時，由于其基本用于內部生產工藝的控制和選擇，精度要求略低于進廠管線流量的精度要求，且應便于維修車間的安裝、檢修和保養，故采用超聲波時差式流量計，共計250余臺。廠區內使用的美國格萊時差式超聲波流量計如圖2所示。

2、運行中存在的主要問題及處理方法
流量計運行中引起故障的原因可分為兩大類，第一類為儀表本身故障，即傳感器或變送器損壞引起的故障；第二類為外界原因引起的故障，如安裝不妥、流態變化、沉積和結垢等。常見故障表現為以下幾方面: 無流量信號輸出；輸出晃動；流量測量值與實際值不符等。在維修過程中，一般采用以下方法來排除: 采用萬用表檢查，測量電極對稱性，電極對地的絕緣電阻，激磁線圈對地的絕緣電阻等；替代法檢查，利用相同型號流量計的傳感器、變送器以及變送器內各線路板器件間的互換性，以替代法判別故障所在位置；信號蹤跡法檢查，用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試變送器。
2.1無流量信號輸出的故障原因和采取措施
在使用過程中，流量計出現無流量信號輸出現象，大體上可歸納為4個方面故障，分別為：
①電源未通等電源方面故障。出現此類故障時，首先確認己接入電源，再檢查電源各部分，查電源線路板輸出各路電壓是否正常，或嘗試置換整個電源線路板。
②連接電纜(激磁回路，信號回路)系統方面故障。應分別檢查連接激磁系統和信號系統的電纜是否通暢，連接是否正確。
③液體流動狀況。檢查管道內是否充滿測量液體(主要針對超聲波流量計)，檢查傳感器安裝位置是否符合要求。
④傳感器零部件損壞或測量內壁附著層引起等方面的故障。出現此類故障時，可用萬用表測量電極對稱性、電極對地的絕緣電阻、激磁線圈對地的絕緣電阻等，并清洗污水流量計傳感器內壁或超聲波流量計探頭。
2.2輸出晃動的故障原因和采取措施
流量計輸出流量信號出現晃動現象，可歸結為以下幾個故障：
①流動本身是波動或脈動的，實質上不是流量計的故障，僅如實反映流動狀況。
②管道未充滿液體或液體中含有氣泡。為避免此類現象發生，在設計安裝中應盡量選擇直管上升管道安裝流量計，若現場條件不允許，可在橫管段采用下沉“U”管道設計，并符合安裝直管段要求。
③外界電、磁干擾。此類故障主要出現在污水流量計上，需檢查其接地保護，通常接地電阻要小于10Ω，不與其他電機設備共用接地。同時將污水流量計傳感器遠離強磁場源，避免磁場干擾。
④污水流量計電極材料與液體匹配不妥。一般情況下，電極材料的選擇應考慮被測液體的腐蝕性，若選配不妥產生電極表面效應會形成輸出晃動等故障。
2.3測量值與實際值不符的原因和采取措施
紹興污水廠廠區內流量計分布較多，常出現流量計測量值與實際值不符的現象，這會造成運行生產上的不便。在檢查此類故障現象之前，首先要評估流量計輸出信號的準確性和正確性，可以將系統運行過程中的進、出流量作比較，同時采取外夾裝式超聲流量計檢測流量作參考進行比對，根據經驗及比對檢測數據，判斷流量計測量值是否與實際值不符，確認其故障后再作下一步檢查。根據實踐維修經驗的積累，導致流量計測量值與實際值不符的故障，大體上可歸納成以下幾個方面：
①變送器設定值不正確。此類故障需復核流量計傳感器型號、口徑、量程和計量單位等設定值，并用模擬信號器檢查轉換器零點和量程。
②傳感器安裝位置不妥。未滿管或液體中含有氣泡，此類故障主要是設計安裝不當所致。
③使用過程中電纜絕緣下降。這種情況下，一般檢查電纜線的絕緣，同時核查電纜線的長度是否超出了電纜最長長度要求，導致信號衰減。
④傳感器極間電阻變化或電極絕緣下降，導致流量計測量值與實際值不符?？捎萌f用表在充滿液體時測量電極接觸電阻，雖然只是確定大體的值，卻是判斷管壁狀況較方便的方法。
⑤核查所測量管系是否存在未納入考核的流入/流出管道，同時確定流量計間閥門是否緊閉。
3、結語
通過流量計檢測工藝管道流量數據，已成為紹興污水處理廠進行水量控制的主要手段。在十多年的運行過程中，不斷總結流量計的使用經驗，提高維修技能水平，建立健全運行維護管理制度，流量計的設備完好率得到了顯著的提高，并有效地降低了運行人員的勞動強度，提高了工作效率，為污水處理智能化控制運行提供了有力的保障。