超聲波流量計在污水處理廠中的應用及注意事項

摘要：概述超聲波流量計的基本原理,列出此流量計在污水泵站的應用及實測數據。

1、引言

我廠是一座日處理能力8000噸的污水處理廠。在生產的過程中，有三處的流量需要精確測定：一是污水進水流量；二是污水經處理后再回用部分的流量；三是污泥回流流量。這三種液體各自具有不同的特點，詳見表l。

我廠曾先后使用過三角堰流量計及污水流量計進行流量測量，除回用水流量測量效果較好外，其余都不很理想，或者根本不能用于測量。為了解決這一問題，在多方比較的基礎上，我們最后采用了超聲流量計進行測量，不僅提高了回用水的測量精度，而且有效地解決了固液兩相流量的測量問題。
2、超聲流量計工作原理
超聲流量計近年來廣泛應用于排水工程，它是在管路的外側壁上下游相向地安裝一對能發射和接收超聲波的探頭，即超聲波發生器和接收器，并使每個探頭能接收另一個探頭發出的波信號，利用流體傳播超聲的特性，聲波向上、下游傳播時速度差為2倍的液流速度。
設：靜止流體中聲速為C
流體速度為V
探頭之間的距離為d
速度矢量和探頭取向間所形成的角度為θ
根據運動學，就能得出傳播時間之差為
△T=2Vdeosθ/C²
于是V=C²△T/Zdcoθ
從公式可以看出，從發生器發出的超聲波傳到接收器的速度變化與管路內的流體流速成正比，根據這個原理，把管道參數置入儀器，數據經變換器變換即得到瞬時流量，并得累計流量。我廠所使用流量計將轉換器連接到標準工業控制計算機上，從而可以更方便地對流量計進行控制，對數據進行各種操作，如讀取、存儲、打印、分析等等。
3、超聲流量計在實際測量中的應用
3.1 幾組實測結果
下面是隨機地從計算機中抽取的某一日的幾組數據(表2)。從表中可以看出采用超聲波流量計側量數據精確度較高，讀取數據方便，從信號強度上可以看出，在測量回流污泥時，信號強度較低，這是由于液體濁度較高，含有較大固體顆粒引起信號衰減造成的。

3.2 使用過程中的幾點注意事項

(l)被測介質中顆粒不能太大。顆粒太大，超聲波的衰減就增大，測量精度就會下降。

(2)管路中不要產生氣窩?？諝鈱Τ暡ǖ乃p比較嚴重，探頭一般應安裝在水流上流的管道上或水平管道的兩側面，不宜安裝在管道底部和頂部。

(3)傳播速度差法從原理上看是測量超聲波傳播途徑上的平均流速，因此該測量值是線平均值，流量計受流速分布的影響很大，所以探頭的前后必須設有必要的直管段，上流側需要直管段10D以上，下流側需要5D左右，探頭距離水泵50D以上，距流量控制閥門30D以上。(D為管道直徑)。

(4)探頭安裝的地方不能有腐蝕性氣體，以避免探頭腐蝕、損壞。

(5)轉換器與流量計主機問的電纜不宜太長，一般應為50m以下，且遠離電磁場，以免受到電磁場干擾，影響測量精量。

4、結束語

從超聲流量計在我廠的實際應用看來，由于該流量計不直接與被測介質接觸，對被測介質無特殊要求，只要被測介質顆粒不是太大(顆粒太大，超聲波的衰減就增大)，一般都可以測量。它與三角堰流量計、電磁式流量計相比有很多優點：一是安裝簡單，直接安裝于管道上即可，不需要設置流量井；二是提高了測量精度，擴大了測量范圍；三是易于操作控制，實現數字化，便于對數據的讀取、存儲、打印和分析。

相信這種流量計定會在工農業生產中發揮更大的作用。