外夾式超聲波流量計在汙水處理（lǐ）廠安裝注（zhù）意事項

摘要：結合工（gōng）作實踐，介紹了外夾式超聲波流量計和超聲波明渠流量計在開封市東區汙水處（chù）理（lǐ）廠的安（ān）裝注意事項，為類似流量計使用工程提供了參考。
流量計在汙（wū）水處理廠具有重要的作用，汙水量、汙泥量、加藥量及風量都需要計量，為運行提供依據，指導生產，出水流量（liàng）計更兼有企業與政府（fǔ）結算依據（jù）的功能。開封市（shì）東區汙水處理廠設計規模為15×10 4m³/d，2008年9月投入運行，出水（shuǐ）排放執行《汙水綜合排放標準》（GB8976-1996）二級標準，2015年8月升級改造後出水排放執行《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。改造前（qián）後處理水量（liàng）及占地麵積不變，排放方式由（yóu）管道出水改為明渠排放，相（xiàng）應的（de）在流量計選擇上分別采（cǎi）用了外夾式超聲（shēng）波流量計和超聲波明渠流量計。這兩（liǎng）種流量計在汙水處理廠都有廣泛（fàn）的應用，本文介紹了安裝使用過程中的注意事項，以期為類（lèi）似超聲波流量計使用工程提供（gòng）參考。
1、外夾式（shì）超聲波流量計
1.1 選型
對於管道流量的（de）測量，通常使用超聲波流量計和汙水（shuǐ）流量計。在（zài）選型時，技術和經濟是需（xū）要同時考慮的兩大因素。一般而言，口徑小於（yú）DN800的采用（yòng）汙水流量計，口徑大於DN800的采用超聲波流量計（jì）。該廠出水管徑DN1800，屬（shǔ）於大口徑，因此確定采用（yòng）外夾式超聲波流量計。
1.2 優勢
使用方便，隻需將探頭按（àn）規定方式夾在管道上就（jiù）可以測量，無需破（pò）管，而且（qiě）測量精（jīng）度比較準確。
1.3 原理
測量（liàng）係統基於時差（chà）法（fǎ）原理進行測量。超聲波（bō）信號在兩個探頭間進行雙（shuāng）向傳播。探頭既是聲波信號發生器，也是聲波信號接收器。順流方向上聲波的傳播速度高於逆流方向上聲波的傳播速度。因此，會產生聲波信號運行時間差，該時間差與（yǔ）流體的流速成比例。基於聲波信號（hào）運行時間差和（hé）管道（dào）橫截麵（miàn）積，測量係統計算出流量。
1.4 設置
該廠選用德國某品*超聲波流量計，在安裝前（qián）需要在二次表（biǎo）中進行參數設置，務必根據現場實際操作，從而保證（zhèng）流（liú）量的準確。主要設置分（fèn）為三大部（bù）分。
1.4.1 管道參（cān）數：包括（kuò）材質(現場為碳鋼)、直徑（這裏指（zhǐ）外徑（jìng）D1820，可實際用直尺測量管道外周長，現場取計（jì）量部門實測值（zhí）1824mm）、壁厚 （理論值14mm，現場取計量部門（mén）實測（cè）值13.6mm）。
1.4.2 流（liú）體參數：包括介質（水）、水溫（采用安裝設（shè）置時溫度，考慮到當地年汙水水溫（wēn）變化（huà），5月至9月可設置為25℃，10月至次年4月設置為14℃）、探頭距離或線長（係（xì）統自動計算數據）。
1.4.3 探頭參數：包括安裝方式（現場為（wéi）外（wài）夾式）、型號（hào）（現場為W-CL-1F-L-B）、電纜長（zhǎng）度（現場為 LEN.15m/45feet）。
1.5 安裝
外（wài）夾式超聲（shēng）波流量（liàng）計對安裝人員要（yào）求比較高，安裝的好壞直（zhí）接影響測量精度，長時間運行後，耦合劑失（shī）效，或探頭位置改變（biàn）都會影響測量，需定期維護。
1.5.1 安裝條件（jiàn）：
a.要有足夠長的直管段，安裝點上遊（yóu）直管段必須要大於（yú）10D(即18米)，下遊要大於5D（即9米）。該段管道上遊距離（lí）為20米，下遊距離為11米，滿足要求。
b.流體應充滿管道。該（gāi）段管道一端連接二沉池集配水井，另一端連接紫外消毒渠（qú），該段管道相當於處在兩個開口容器之間的（de）U形管底部部位，從而滿足滿流條件。
c.管道周圍要有足夠的空間便於現（xiàn）場人員（yuán）操作（zuò）。現場建有地下流量計井長6米，寬4米（mǐ）。
d. 所選管段應避開電磁幹擾這兩種（zhǒng）對測量精度影響較大的情況。周圍（wéi）是空地，沒有大功率的變頻設備，二次（cì）表與探頭之間穿鋼管屏（píng）蔽。
1.5.2 安裝（zhuāng）步驟：
a.根據參數設置時二（èr）次表中係統計算數（shù）據，即（jí）探頭距離（lí）或線長進行定（dìng）位（wèi）。實際操作時取探頭距離較（jiào）為簡單。探頭距離取探頭支架兩個銷子之間的距離較為合適，是保證流量數據準確的（de）重要因素。因（yīn）為是（shì）水平管道，要選擇管道軸麵的水平方（fāng）向，避開頂部和底部，從而消除氣泡和沉（chén）澱的影響。為了取得*好（hǎo）的信號，該廠采用Z法安裝，超聲（shēng）波在（zài）管道（dào）中（zhōng）直接（jiē）傳輸，沒（méi）有反射，因而信號衰減小。具體方法是，先確定（dìng）一個點，按安裝距離在水（shuǐ）平（píng）位置量出另一個點，然後測出（chū）此點在管道（dào）另一（yī）側的對稱點，安裝鋼（gāng）帶（dài）。如（rú）圖1所示。

b.確定探頭位置（zhì）之（zhī）後，把兩個安裝點±100mm 範圍內的區域清理幹淨（jìng），除去一（yī）切鏽跡（jì）油漆，使用砂紙將管道打磨至光（guāng）亮平滑無蝕坑，再用幹淨抹布蘸酒精擦去油（yóu）汙和灰塵，然後在探頭的中（zhōng）心部分和管壁上均勻塗上足夠的耦合劑，務必使整（zhěng）個探頭（tóu）麵厚薄一致（zhì）。將探頭貼於管外壁（bì），稍用力，檢查探頭麵，酌情添補（bǔ）耦合劑，再次貼（tiē）於管外壁，保證在探頭和管壁之間沒有空氣泡及沙礫，然後把探頭（tóu）緊貼在管壁上固定好。

1.5.3 安裝注意事項：

a.進口（kǒu）耦合劑價格較貴，該廠嚐試（shì）使用優質黃油代替，也取得了良好（hǎo）的效果。耦合劑（jì）的均勻塗抹及定期檢查更換是流量準確的重要保證，否則會（huì）造成信號逐漸衰減直至不能（néng）測量。

b.季節變化時，鋼帶再緊，在大管徑上使用，也會產生鬆動，從而造（zào）成測量誤差增大，因此（cǐ）應定期緊固，一年一次即可。

c.安裝完畢需要現場調試（shì）。具體方法是：一人在井下（xià）緩慢微調探頭位置，一人（rén）在井上觀察二次表（biǎo）信號強度（dù），從而確定信號強度*大的探頭（tóu）位置。信號強度越大，變化範圍越小，數字穩定時間越長（zhǎng），流（liú）量就越準確。理論上信號強度（dù）在30dB以上即可正常（cháng）測量流量，但實際使用過程中，隻有信號強（qiáng）度達到45dB，瞬時流（liú）量數據才能穩定，不會出現數據突變現（xiàn）象。

d.探頭安裝時要注意方向。該廠流量計一（yī）度頻頻歸零，起先（xiān）找了很多原（yuán）因，如給流量計井做防水，更換耦合劑等，但是效果並沒有大的改善。結（jié）果是雖然頻頻更換耦合（hé）劑，但二次表中信號強度*好（hǎo）僅能達到44dB，且信號強度不穩定，浮動較（jiào）大，導致流量不夠準（zhǔn）確。有時甚至塗（tú）抹一次耦合劑隻（zhī）能正常顯示數據一（yī）天時間（jiān）。後來發現一個探（tàn）頭在（zài）兩根（gēn）鋼帶內（nèi）側，另（lìng）一個探頭在兩根鋼帶外側，而兩個探頭應該同在兩根鋼帶內側，如圖2所（suǒ）示。錯誤安（ān）裝方式的結果是聲波信號接收效果（guǒ）不好。將安裝方式更改之後（hòu），信號（hào）強度（dù）*好能達到70dB，並（bìng）穩定在60-70dB之間，從而保證了流量數據（jù）的準確性。

e.該廠（chǎng）流量計井後是紫外消毒（dú）渠，暴雨情況下瞬時流量激增達到10000m³/h 以上，紫外消毒渠出水堰板打開不足，導致出水不（bú）暢，流量計量（liàng）管道出現回水衝擊，流量出現（xiàn）歸零現象，可在設置中選擇雙向計數（shù）選項。但*終需解決出水問題。

2、超聲波明渠流量計

2.1 選型

該廠改造後出水經二氧化氯消（xiāo）毒後直（zhí）接排放，為節省占地（dì），出水明渠與接觸（chù）消毒池合建，位於接觸池末端。消毒池出（chū）水經堰（yàn）板（bǎn）跌水後通過2.3米（mǐ）的孔（kǒng）洞180°轉彎流入出水計量明渠。如圖3所示。采（cǎi）用巴式計量槽+超聲波（bō）液位計測定流量。

2.2 優勢

超聲波探頭不（bú）與水體接觸，免受腐蝕和粘汙。巴式（shì）計（jì）量槽精度高，水頭損失小，不（bú）易沉積（jī）雜物（wù）。

2.3 原理

超聲波液位（wèi）計與巴式計量槽配合使用，超聲波探頭固定安裝在巴式計量槽水位觀測點位置的水麵上方。巴式計量（liàng）槽把明渠內流量的大小轉成液位的高低。流量計通過測量槽內的水位，再（zài）按（àn）相應的水位流量關係（xì）反算（suàn）出流量。

2.4 安（ān）裝注意事項

2.4.1 巴式計量槽安裝位置應根據現場條件實際選取。雖然計量槽的上下遊直（zhí）線段（duàn）均符合設計手冊的規定（dìng），但工程完（wán）工後，計量槽上（shàng）遊液位波動（dòng）非常大，下遊在水量大時會出現壅水現象。當上遊水位波動劇烈時，流量數值也（yě）隨之波動，造成測量不準。經現場核算後，通過減小（xiǎo）消（xiāo）毒池出水渠至計量槽渠的過洞（dòng）流速（流速由2.55m/s降為1.33m/s）、加長巴式計（jì）量（liàng）槽上遊直線段長度（上遊長度由6.28m增為7.8m）、降低（dī）巴式計（jì）量槽後堰板（bǎn）高度(堰板高度降低（dī）0.4m，實現自由出流)的辦法進行重新施工，實現了出水流量的準確計量（liàng）。

2.4.2 超聲波探頭應安裝在（zài）量程範圍（wéi）內離（lí）巴式計量槽水（shuǐ）麵較高的位置。該（gāi）廠雨季瞬時流量可能達（dá）到10000m³/h，水（shuǐ）量（liàng）增大，超過*大設計流量（liàng）8125m³/h，流量計出現失（shī）波報警，從而導致計量不準。這是因為水位升高或有水花，導致聲波進入盲區。將探頭垂直提高0.6米後，保證了計量（liàng）準確（què）。

2.4.3 超聲波探頭應安裝在巴氏槽測量點的縱向中央，空校值務必測量（liàng）準確（què），此（cǐ）值影響流量的準確。

結束語

超聲波流量計因其獨（dú）特的優勢有著廣泛的應用，但為了達到（dào）準確（què）測量流量的要求（qiú），需要（yào）技術人員依據儀表說明書，結合（hé）本廠實際情（qíng）況（kuàng），不斷總結經驗，從而充分發揮儀表的功（gōng）能。