超声波流量计在污水处理厂中的应用及注意事项

摘要：概述超声波流量计的基本原理,列出此流量计在污水泵站的应用及实测数据。

1、引言

我厂是一座日处理能力8000吨的污水处理厂。在生产的过程中，有三处的流量需要精确测定：一是污水进水流量；二是污水经处理后再回用部分的流量；三是污泥回流流量。这三种液体各自具有不同的特点，详见表l。

我厂曾先后使用过三角堰流量计及污水流量计进行流量测量，除回用水流量测量效果较好外，其余都不很理想，或者根本不能用于测量。为了解决这一问题，在多方比较的基础上，我们*后采用了超声流量计进行测量，不仅提高了回用水的测量精度，而且有效地解决了固液两相流量的测量问题。
2、超声流量计工作原理
超声流量计近年来广泛应用于排水工程，它是在管路的外侧壁上下游相向地安装一对能发射和接收超声波的探头，即超声波发生器和接收器，并使每个探头能接收另一个探头发出的波信号，利用流体传播超声的特性，声波向上、下游传播时速度差为2倍的液流速度。
设：静止流体中声速为C
流体速度为V
探头之间的距离为d
速度矢量和探头取向间所形成的角度为θ
根据运动学，就能得出传播时间之差为
△T=2Vdeosθ/C²
于是V=C²△T/Zdcoθ
从公式可以看出，从发生器发出的超声波传到接收器的速度变化与管路内的流体流速成正比，根据这个原理，把管道参数置入仪器，数据经变换器变换即得到瞬时流量，并得累计流量。我厂所使用流量计将转换器连接到标准工业控制计算机上，从而可以更方便地对流量计进行控制，对数据进行各种操作，如读取、存储、打印、分析等等。
3、超声流量计在实际测量中的应用
3.1 几组实测结果
下面是随机地从计算机中抽取的某一日的几组数据(表2)。从表中可以看出采用超声波流量计侧量数据精确度较高，读取数据方便，从信号强度上可以看出，在测量回流污泥时，信号强度较低，这是由于液体浊度较高，含有较大固体颗粒引起信号衰减造成的。

3.2 使用过程中的几点注意事项

(l)被测介质中颗粒不能太大。颗粒太大，超声波的衰减就增大，测量精度就会下降。

(2)管路中不要产生气窝。空气对超声波的衰减比较严重，探头一般应安装在水流上流的管道上或水平管道的两侧面，不宜安装在管道底部和顶部。

(3)传播速度差法从原理上看是测量超声波传播途径上的平均流速，因此该测量值是线平均值，流量计受流速分布的影响很大，所以探头的前后必须设有必要的直管段，上流侧需要直管段10D以上，下流侧需要5D左右，探头距离水泵50D以上，距流量控制阀门30D以上。(D为管道直径)。

(4)探头安装的地方不能有腐蚀性气体，以避免探头腐蚀、损坏。

(5)转换器与流量计主机问的电缆不宜太长，一般应为50m以下，且远离电磁场，以免受到电磁场干扰，影响测量精量。

4、结束语

从超声流量计在我厂的实际应用看来，由于该流量计不直接与被测介质接触，对被测介质无特殊要求，只要被测介质颗粒不是太大(颗粒太大，超声波的衰减就增大)，一般都可以测量。它与三角堰流量计、电磁式流量计相比有很多优点：一是安装简单，直接安装于管道上即可，不需要设置流量井；二是提高了测量精度，扩大了测量范围；三是易于操作控制，实现数字化，便于对数据的读取、存储、打印和分析。

相信这种流量计定会在工农业生产中发挥更大的作用。