摘要：針對大口(kǒu)徑流量計 的現(xiàn)場量值溯源，結(jié)合實例，設計了(le)一套指導換能(neng)器現場安裝的(de)輔尺，較好地解(jie)決了直徑測量(liàng)不準、換能🏃器定(dìng)位問題;提出了(le)針對檢測井、流(liu)量計上遊處理(lǐ)、管道安裝等三(san)個方面的設計(ji)建議，可爲污水(shuǐ)處理工藝設計(ji)和大口徑流量(liàng)計量值溯源提(ti)供有益的指導(dao)與幫助。
0引言
　　大(da)口徑流量計在(zài)水資源計量場(chang)合應用非常多(duo)， 電磁流量計 因(yīn)其無壓力損失(shī)且不受管道内(nei)流體密度、溫度(dù)等因素的影響(xiang)，成爲污水處理(lǐ)企業的首選”。用(yòng)于污水計量的(de)電磁流🛀量計🐪口(kǒu)徑⭐多爲1000mm以上口(kou)，貿易結算量和(hé)涉及金額巨🚶‍♀️大(dà)田由于大口徑(jìng)流量計安裝後(hou)一般無備用管(guan)路“,無法拆卸送(song)檢，多數情況下(xia)隻能采😘用外夾(jia)式超聲流量計(jì)進行現場校準(zhǔn)。
　　在校準過程中(zhong)，難免會遇到現(xiàn)場檢測條件不(bú)足的🈲情況⭐，包括(kuo)檢測井空間或(huo)前後直管段不(bu)足，換能器定位(wèi)不準，流量計不(bu)滿管和介質氣(qì)泡多等問題。本(běn)文将針對.上述(shu)問題進行研究(jiu)😍并提出🆚設計建(jiàn)議。
1現場校準方(fang)法
1.1 外夾式超聲(shēng)流量計 工作原(yuán)理
　　超聲波流量(liàng)計 以測量聲波(bo)在流動介質中(zhong)傳播的時間與(yu)流速的關♉系爲(wèi)原👉理。如圖1所示(shì)，A和B爲換能器,L爲(wei)聲道長度,D爲管(guan)道外徑,h爲管📐壁(bi)厚度.`?爲🧑🏽‍🤝‍🧑🏻超聲流(liú)量計測得的管(guan)道平均流速。通(tong)過D與h可得到管(guan)道過流面積s,其(qí)計算公式如式(shi)(1)，體積流量qv如式(shi)(2)


1.2标準器
　　用作标(biāo)準器的外夾式(shì)超聲流量計精(jīng)度等級較高,多(duō)爲🌏0.5級，一般需送(sòng)至權威檢定機(jī)構在實驗室條(tiao)件下進行标定(ding)。
2換能器定位方(fang)法的研究
　　換能(néng)器安裝位置的(de)正确與否直接(jiē)關系到測量結(jié)果,難點有兩個(gè):一是兩個換能(neng)器之間的連線(xiàn)應與管道中心(xīn)軸線平行;二是(shi)确定平均管徑(jing)位置。如圖2所示(shì),管道口徑爲DN1800.以(yi)2聲🤩程V法測量爲(wèi)例🈲。AB爲超聲流量(liàng)計給出的兩個(ge)換能器之間的(de)安裝距離(1325mm)。在實(shí)際安裝過程中(zhong)，如果沒有其它(ta)的輔助手段，難(nán)以做到AB連線與(yǔ)管道中心軸線(xiàn)平行。假若偏離(lí)角α爲1°,右側換能(neng)器的偏離距離(li)近🔆似等于弧長(zhang)B′B,B′B=11.5mm。若管道口徑爲(wei)DN2000，以表1中最長換(huàn)能器安裝間距(ju)計算，AB=2984mm,則B′B=26mm,對測量(liàng)結果将帶來不(bu)可忽略的影響(xiang)。

　　由于待測管徑(jing)巨大，管道截面(mian)爲非标準圓形(xing)。以DN1800管🏒道爲例，不(bu)同位置的外徑(jìng)最大可差35mm,極限(xian)情況下,若傳感(gan)器安🔱裝位置的(de)✨直徑與平均直(zhi)徑的差值恰好(hao)爲外徑最大差(cha)即35mm,僅截面面積(ji)一項帶來的誤(wù)差就達3.8%。，傳統的(de)圍尺測量直徑(jing)的方法獲得的(de)是平均管徑，但(dan)無法指導檢測(cè)人員☔将換能器(qì)安裝在平均管(guǎn)徑位置;即使在(zài)換能器之間增(zēng)加滑軌，也隻能(néng)保證換能器安(an)裝間距準确，不(bu)能保證換能器(qi)連線的投影與(yu)軸線平行。因此(cǐ)✉️,本文設計了一(yī)套便于攜帶、易(yi)于現場組裝的(de)輔助設🤩備即輔(fǔ)💯尺,用于定位、安(an)裝換能器，基本(běn)結構如🧡圖3、圖4所(suǒ)示。輔尺測量管(guan)徑範圍:800~2200mm,其主尺(chi)測.量不确定度(du)U=0.5mm(k=2)。能夠測量管道(dao)截面任意位置(zhi)的外徑,保證換(huan)能器連線平行(hang)于管道軸心，較(jiào)好地解決換能(néng)器安裝位置不(bú)精準帶來的問(wèn)題,盡可能地降(jiang)低測量過程中(zhōng)💞的人爲影響,實(shi)💋用性強。


3排水設(she)施的設計
3.1檢測(ce)井的設計
　　一般(ban)情況下,污水排(pai)放管道及用于(yu)計量的大口徑(jìng)流量計均置❌于(yu)地下。現場校準(zhǔn)需有檢測井才(cai)能正🌏常進行。由(you)于外夾式超聲(sheng)流量計不能獲(huo)得流體剖❗面的(de)信🌂息，并受流速(su)不對稱和流态(tai)變化影響，易産(chan)生測量誤差121。爲(wei)盡量減小流體(tǐ)擾動帶來的影(ying)響，現場測量時(shi)應🧑🏾‍🤝‍🧑🏼選取較長的(de)前後直管段進(jìn)行檢測，因此，檢(jiǎn)測井的位置選(xuǎn)取十分重要，一(yi)般靠近流量計(ji)🙇‍♀️的.上遊位置.直(zhí)管段盡量保證(zhèng)至少前10D後5D(D爲管(guǎn)道公稱通徑),若(ruò)上遊存在🏃‍♀️泵或(huò)彎頭、閥門時☎️,應(ying)盡可能地延長(zhang)直管段的距離(lí)13,控制在20D以，上。
　　通(tong)常井底離管底(di)不少于0.2m,兩側井(jing)壁距管壁不少(shao)于1m。對于✊檢測井(jǐng)的長度，當管徑(jìng)範圍爲DN1000~DN2000時，以FLEXIM601超(chao)聲流量計爲例(li)，配✌️套CDK型換能器(qi)，分别采用V法和(he)Z法以及不同♍的(de)聲程測量時,換(huàn)能器的安裝間(jiān)距如表1所示，其(qí)範圍對應管道(dào)内徑約爲0.27D~1.5D.考慮(lǜ)現場檢測的人(ren)員活動💔空間，因(yin)此檢測井長度(dù)以2D爲宜。
3.2流量計(jì).上遊處理設計(jì)
　　在排水管道中(zhong)由于管道落差(chà)較大，按正常管(guǎn)道坡☎️度無法滿(mǎn)足設計要求時(shí)，會采取建設跌(diē)水井來滿❄️足設(shè)🈲計方案,同時還(hái)起到穩流和排(pai)氣的作用。但若(ruò)設計考慮不周(zhōu)📧，水流經過跌水(shui)井後.上遊帶來(lái)的大量氣泡依(yi)然會存在甚至(zhi)增加💋，導緻流量(liàng)計無法正常工(gong)作。以長沙嶽麓(lù)某污水處理廠(chang)爲✍️例，如圖5所示(shì)，該跌水井尺寸(cùn)爲4m×3m×5m,流量計爲DN1800電(diàn)磁流量計。.上遊(yóu)☂️水源含有大量(liàng)氣泡,流速約1.2m/s,水(shui)流方向如箭頭(tóu)所示，從入口處(chù)直沖下遊管道(dào)🤩入口,夾帶大量(liàng)新産生的氣泡(pao)🎯進入測量🛀管道(dao),導緻電🎯磁流量(liang)計數據極不穩(wěn)㊙️定，外🌈夾式超聲(sheng)流量計無論采(cai)用V法還是Z法,均(jun)無法獲取測量(liang)信号，無法進行(háng)校準工🈲作。

　　檢測(cè)人員建議污水(shui)處理廠對跌水(shui)井進行改造，如(ru)🏃‍♂️圖6所示，在井中(zhōng)部增加一道鋼(gāng)制擋水闆，厚度(dù)爲5mm,鋼闆采🌈用Q235C鋼(gāng)材,槽鋼采用熱(re)軋普通槽鋼(型(xing)号6.3),井壁預埋件(jian)施工采用植筋(jin)處理,鋼筋采用(yong)HRB400。擋闆底部在下(xià)遊入口中心線(xiàn)位置，擋闆距離(li)右壁約1.5m。改造後(hou)，上遊水流沖擊(ji)在擋闆處，起到(dao)了良好的排氣(qì)和穩流作用。再(zài)次測量時🔴,超聲(shēng)流量計信号正(zheng)常，被測電磁流(liu)量計示值穩定(dìng),較好地解決了(le)現場污水的計(ji)量和流🐆量計的(de)量值溯源問題(ti)。



3.3管道設計
　　爲保(bǎo)證大口徑流量(liàng)計正常計量，其(qí)前後直管段、介(jie)質滿管⭕、不能存(cun)氣等要求是需(xū)要滿足的。但現(xiàn)場安裝條💰件各(gè)不相同，針對不(bu)⛱️同情況，從正确(què)計量的角度出(chu)發,本文提出了(le)兩種管道鋪設(she)及流量計安裝(zhuang)📧的建議,分别如(rú)圖7和圖8所示。管(guan)💚道直徑爲D,跌水(shuǐ)井長💋度爲L，配置(zhì)擋水牆，擋水牆(qiáng)底部距井底約(yue)0.5D,牆體距離右壁(bi)約0.4L,;排污排氣井(jǐng)爲正方形,尺寸(cun)爲1.5D×1.5D.即圖示💋L2=1.5D.内置(zhì)🌐擋水牆,擋水牆(qiang)頂與.上遊管頂(ding)平齊，牆體距離(lí)右壁約0.4L2。
　　圖7爲場(chang)地空間較充裕(yù)時，流量計所在(zài)的管道較長📐,管(guǎn)道的水平💋夾角(jiao)較小，約爲5°。圖8則(zé)爲場地空間較(jiao)小時的類U型🙇🏻設(shè)計，流量計在底(dǐ)部，所在管道的(de)水平夾角約8°~10°,出(chu)口夾角爲120°~135°。
4總結(jie)
1)本文設計的用(yòng)于換能器安裝(zhuāng)的輔尺，結構簡(jiǎn)單,便于攜帶，能(néng)幫助檢測人員(yuán)提升管徑測量(liang)和換能器🤟定位(wèi)水平，提高🌈了測(ce)量工作效率，并(bing)通過現場實驗(yan)💔驗證了該方法(fǎ)良好的❗使用效(xiao)果。該工裝的主(zhu)尺爲全鋼材質(zhì)，重量較大♋,可進(jin)一步研究精簡(jiǎn)結構和重🐇量的(de)方法。
2)大口徑流(liú)量計的正常工(gong)作和現場量值(zhi)溯源會受到安(an)♊裝位置和上、下(xia)遊工況條件的(de)影響.這些問題(tí)需要在設計階(jiē)段就進行考慮(lü)并解決,一旦施(shi)工完成再改進(jin)則成本巨大且(qiě)不一定能達到(dao)預期的效果。本(běn)文針對檢測井(jing)⛹🏻‍♀️、流量計上遊處(chù)理、管道安裝等(děng)🌈三個方面提出(chū)的設計建💁議，可(kě)爲污水處理及(jí)水資源計量提(ti)供🚶一定的參考(kǎo)。

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