摘要:明渠流量計(jì)在實(shí)際測(cè)量中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)、儀表選型、量水堰槽加工、儀表安裝及調(diào)試不當(dāng)?shù)戎T多原因造成的測(cè)量誤差,從而對(duì)下游的污水處理造成影響。介紹了明渠流量計(jì)的測(cè)量原理及量水堰槽的結(jié)構(gòu)要求,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提出了選型及安裝調(diào)試等的注意事項(xiàng),以減小測(cè)量誤差。
近年來(lái),隨著民眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)家環(huán)保部門(mén)對(duì)工業(yè)污水排放的要求越來(lái)越嚴(yán)格,明渠流量計(jì)以其非接觸測(cè)量及可用于敞開(kāi)渠道的優(yōu)勢(shì),在污水處理裝置中得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合工程案例對(duì)明渠流量的工作原理及應(yīng)用進(jìn)行歸納、分析.總結(jié),以供同行參考。
1測(cè)量原理及計(jì)算公式
1.1測(cè)量原理
明渠流量計(jì)由量水堰(槽)和水位流量轉(zhuǎn)換儀表(二次儀表)組成,其中二次儀表除完成水位流量轉(zhuǎn)換外,還顯示瞬時(shí)流量和累積流量。在流體流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)堰或槽時(shí),將形成液位與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,二次儀表測(cè)量液位,再根據(jù)相應(yīng)公式(儀表內(nèi)部微處理器運(yùn)算)轉(zhuǎn)換成流量進(jìn)行顯示。常用超聲回波測(cè)距法來(lái)測(cè)量液位，超聲波固定探頭安裝在量水堰(槽)水位觀測(cè)點(diǎn)上方。
1)堰。在流道中設(shè)置上部有缺口的板壁,流體被堰擋住,水位有--定升高,然后通過(guò)缺口向下游側(cè)流去。這時(shí)板壁上游側(cè)水位與流量有對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過(guò)測(cè)量水位可以計(jì)算出流量值。根據(jù)缺口形狀,分為三角堰、矩形堰、等寬堰等。
2)槽。敞開(kāi)流道的某部分節(jié)流時(shí),該處的流速增大,同時(shí)該部分的水位下降,測(cè)量水位的下降量求流量的裝置叫做水槽。常用的水槽有巴歇爾水槽和帕爾默·玻魯斯水槽。
因篇幅有限，文中僅介紹三角堰、矩形堰及巴歇爾槽的測(cè)量原理及計(jì)算公式。
1.2流量計(jì)算公式
1)三角堰結(jié)構(gòu)如圖1所示，三角堰流量公式如下:
式中:qv--體積流量,m³/s;Ce--流量系數(shù)(需查表);θ--角缺口夾角,20°≤θ≤100°;he--有效水頭,m,he=h+Kh(h-實(shí)測(cè)水頭，m,Kh--水頭修正系數(shù))。
2)矩形堰結(jié)構(gòu)如圖2所示,矩形堰流量公式如下:
式中:be--有效堰口寬度,m,be=b+Kb(b-實(shí)測(cè)堰口寬度,m,Kb--寬度修正系數(shù))
3)巴歇爾槽為矩形橫斷面短喉道槽,由喉道上游均勻收縮段、喉道段和喉道下游均勻擴(kuò)散段組成,如圖3所示。根據(jù)喉道寬度分為三種類(lèi)型:小型槽(b=0.076,0.152,0.228m)、標(biāo)準(zhǔn)型槽(0.25m≤b≤2.4m)和大型槽(3.05m≤b≤15.24m)。因篇幅有限,文中僅介紹標(biāo)準(zhǔn)型槽的水位流量關(guān)系。巴歇爾槽流量公式如下:
式中:b-喉道寬度,m;ha--實(shí)測(cè)水頭,m。
2結(jié)構(gòu)技術(shù)要求
每種堰或槽都有一定的結(jié)構(gòu)要求，如量水堰(槽)結(jié)構(gòu)達(dá)不到要求,即便明渠流量計(jì)的選型和安裝再仔細(xì)，測(cè)量結(jié)果也會(huì)大打折扣。
2.1三角堰的結(jié)構(gòu)要求
1)堰板上游面為平面,在表面上任意兩點(diǎn)間的連線(xiàn)與垂直于軸線(xiàn)的平面之間的斜率應(yīng)小于1%。
2)三角形缺口堰頂線(xiàn)bc,cd為直線(xiàn)。
3)三角形缺口夾角(0)平分線(xiàn)O'O'與堰板中垂線(xiàn)OO應(yīng)重合。
4)堰板項(xiàng)面ab,df在同一水平面內(nèi),與三角形缺口角度平分線(xiàn)O'O''成90°。
5)堰板堰口加工要求如圖4所示,堰口頂面為平面,與堰板上游面相交處成銳緣狀態(tài),若堰口銳緣處被磨圓,其圓弧半徑不能大于0.25mm。堰口頂面寬度為1~2mm,允許寬度不得超出0.8~3.0mm。堰口表面應(yīng)無(wú)毛刺和刮痕,表面粗糙度為3.2。
6)堰板上游面距堰頂20~50mm范圍內(nèi)要求加工成光滑表面,粗糙度為3.2,在此范圍內(nèi)一般不得有凸出物,如采用螺栓安裝堰板時(shí),其螺栓凸出物不得超出于堰板上游面成1:10坡度的斜面。
7)當(dāng)堰板厚度大于堰口頂面寬度(1~2mm)時(shí),超出堰口頂面寬度部分應(yīng)加工成斜面,斜面與頂面夾角不得小于45°,斜面表面粗糙度為3.2。
2.2矩形堰的結(jié)構(gòu)要求
1}矩形缺口中垂線(xiàn)應(yīng)與行近渠槽中心線(xiàn)相重合,側(cè)緣(ac,fd)與底緣(cd)交角為90°,如圖5所示。
2)堰板要求與2.1節(jié)第1)條相同。
3)矩形缺口側(cè)緣(ac,fd)及底緣(cd)均為銳緣堰口,加工要求與2.1節(jié)第5)~7)條相同。
2.3巴歇爾槽的結(jié)構(gòu)要求
1)進(jìn)口收縮段要求底面嚴(yán)格水平,兩側(cè)邊墻與底面垂直與縱軸線(xiàn)成1:5的比值對(duì)稱(chēng)收縮。喉道段兩側(cè)邊墻互相平行,寬度(b)尺寸正確。為了預(yù)防超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水漫溢,進(jìn)口收縮段邊墻高度應(yīng)增加0.35~0.50m超高。
2)上下游翼墻長(zhǎng)度取決于河渠的寬度，要求翼墻插人河渠兩岸的長(zhǎng)度不得少于0.4~0.5m。
3)大型巴歇爾槽可用混凝土材料建造,糙率要求小于0.017。小型巴歇爾槽可用塑料或玻璃鋼材料建造。
3PTA污水處理工藝簡(jiǎn)介
3.1概述
PTA裝置生產(chǎn)過(guò)程中，排出的混合廢水含有對(duì)苯二甲酸、苯二甲酸、苯甲酸、醋酸甲酯、醋酸等污染物,對(duì)水體有較大的污染和危害。生產(chǎn)廢水首先經(jīng)過(guò)換熱、沉淀、水量水質(zhì)調(diào)節(jié)及中和工序后,進(jìn)人UASB厭氧池;UASB出水經(jīng)冷卻塔降溫后,與經(jīng)過(guò)集水井提升的其他廢水混合,一起進(jìn)人兩段好氧系統(tǒng),分別為射流曝氣池及微孔曝氣池;再經(jīng)過(guò)濾池去除懸浮物、臭氧接觸池進(jìn)行高級(jí)氧化曝氣生物濾池進(jìn)-一步去除COD;最后廢水進(jìn)人絮凝過(guò)濾池,通過(guò)絮凝及過(guò)濾機(jī)制,保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
3.2量水堰(槽)選用原則
選擇量水堰(槽)時(shí),除了要考慮渠道內(nèi)流量的大小,還要考慮渠道內(nèi)水的流態(tài),是否能形成自由流。流量小于2400L/min時(shí),一般應(yīng)選擇三角堰。大于2400L/min時(shí),-般應(yīng)選擇巴歇爾槽。如果流量大于2400IL./min,而渠道內(nèi)水位落差又較大時(shí)，可以選擇矩形堰;條件允許,最好選擇巴歇爾槽。因巴歇爾槽的水位與流量關(guān)系是由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定出來(lái)的，而且對(duì)上游行進(jìn)渠槽條件要求較低，而三角堰和矩形堰的水位與流量關(guān)系來(lái)源于理論計(jì)算,易忽視一些使用條件,帶來(lái)附加誤差。設(shè)計(jì)的UASB厭氧池受安裝條件影響,多選用三角堰或矩形堰,其污水流量測(cè)量多選用明渠流量計(jì),并采用分體式安裝,即超聲波探頭和變送器分開(kāi)安裝。
4儀表選型及安裝注意事項(xiàng)
4.1選型注意事項(xiàng)
1)用于過(guò)程控制的場(chǎng)合,根據(jù)控制要求選擇不同精度等級(jí)的儀表;有些無(wú)需作正確控制和計(jì)量的場(chǎng)合,可以選擇精度等級(jí)稍低的儀表，如1.5級(jí)、2.5級(jí),甚至4.0級(jí)，這時(shí)也可以選用價(jià)格低廉的插人式明渠流量計(jì)。
2)根據(jù)不同的量水堰(槽)種類(lèi).形狀、材質(zhì)，選擇不同的計(jì)算公式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
3)根據(jù)使用場(chǎng)合的溫度環(huán)境選擇合適的產(chǎn)品。
4.2安裝注意事項(xiàng).
1)儀表探頭和最高液面距離必須大于盲區(qū)。
2)儀表探頭安裝高度必須小于量程。
3)探頭必須垂直液面,探頭與液面間不能有管道或其他障礙物阻擋。
4)探頭必須安裝在渠道中央。
5)探頭須安裝在水堰(槽)的上游，一般距堰口(4~5)實(shí)測(cè)水頭高度位置(巴歇爾槽探頭須安裝在喉道入口處)。
6)探頭發(fā)射角內(nèi)不能有障礙物。
7)探頭避免放在太陽(yáng)直射的地方(可加裝遮陽(yáng)罩)。
8)不要安裝在高壓、高電流以及強(qiáng)電磁場(chǎng)的電氣設(shè)備旁邊。
5儀表參數(shù)設(shè)置
明渠流量計(jì)安裝完畢后,需進(jìn)行液位校準(zhǔn)及流量參數(shù)設(shè)定。有效液位高度根據(jù)量水堰(槽)不同而有不同的定義,如巴歇爾槽-般旁邊有安裝儀表的連通測(cè)量管,管內(nèi)液位即實(shí)際液位;三角堰和矩形堰是缺口以上部分的液位為有效液位。實(shí)測(cè)有效液位、校準(zhǔn)液位時(shí),盡量要保持液面相對(duì)平靜、穩(wěn)定。
參數(shù)設(shè)定根據(jù)不同廠家的產(chǎn)品而略有差別,但大同小異。一般需根據(jù)堰(槽)種類(lèi)選擇設(shè)定編碼，輸入堰(槽)尺寸參數(shù),然后進(jìn)人液位模式進(jìn)行液位校準(zhǔn),再進(jìn)人流量模式進(jìn)行測(cè)量(具體設(shè)置需參閱選型產(chǎn)品調(diào)試說(shuō)明書(shū))。
6結(jié)束語(yǔ)
明渠流量計(jì)主要與各種標(biāo)準(zhǔn)堰或槽配套,用于各類(lèi)敞開(kāi)式流道水量的計(jì)量或監(jiān)測(cè)。明渠流量計(jì)因其本身的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在水利工程及污水處理裝置的測(cè)量中,并具有其他儀表的優(yōu)越性。在選用時(shí),盡量消除或減小誤差帶來(lái)的影響,不僅提高了該儀表的可靠性和正確性,而且對(duì)于整個(gè)裝置的生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行也具有重要意義。
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