摘要(yao)：針對大(da)口徑流(liu)量計 的(de)現場量(liang)值溯源(yuan)，結合實(shi)例，設計(ji)了一套(tao)指導換(huan)能器現(xian)🌍場♌安裝(zhuang)的輔尺(chi)，較好地(di)解決了(le)直徑測(ce)量不準(zhun)、換能器(qi)定位問(wen)題;提出(chu)了針對(dui)檢測井(jing)、流量計(ji)上遊處(chu)理、管道(dao)安裝等(deng)三個♍方(fang)面的設(she)計建議(yi)，可爲污(wu)水處理(li)工藝✂️設(she)計和大(da)口徑流(liu)量計量(liang)值溯源(yuan)提供有(you)益的指(zhi)導與🔞幫(bang)助。
0引言(yan)
　　大口徑(jing)流量計(ji)在水資(zi)源計量(liang)場合應(ying)用非常(chang)多， 電磁(ci)流量計(ji) 因其無(wu)壓力損(sun)失且不(bu)受管道(dao)内流體(ti)密度、溫(wen)度等因(yin)🎯素的影(ying)響🍓，成爲(wei)污水處(chu)理企業(ye)的首選(xuan)”。用于污(wu)水計量(liang)的電🧑🏽‍🤝‍🧑🏻磁(ci)流量計(ji)口徑多(duo)爲1000mm以上(shang)口，貿易(yi)結算量(liang)和涉及(ji)金額巨(ju)大田由(you)于大口(kou)徑流量(liang)👈計安裝(zhuang)後一般(ban)無備用(yong)管路“,無(wu)法拆卸(xie)送檢，多(duo)數情況(kuang)下隻能(neng)采用外(wai)夾式超(chao)聲流量(liang)計進行(hang)現場校(xiao)準。
　　在校(xiao)準過程(cheng)中，難免(mian)會遇到(dao)現場檢(jian)測條件(jian)不足的(de)情況，包(bao)括檢測(ce)井空間(jian)或前後(hou)直管段(duan)不足，換(huan)能器定(ding)位不準(zhun)🙇‍♀️，流量計(ji)不✊滿管(guan)和介質(zhi)氣泡多(duo)等問題(ti)。本文将(jiang)針對.上(shang)述問題(ti)進行研(yan)究并提(ti)出‼️設計(ji)建議。
1現(xian)場校準(zhun)方法
1.1 外(wai)夾式超(chao)聲流量(liang)計 工作(zuo)原理
　　超(chao)聲波流(liu)量計 以(yi)測量聲(sheng)波在流(liu)動介質(zhi)中傳播(bo)的時間(jian)與流速(su)的關系(xi)👌爲原理(li)。如圖1所(suo)示，A和B爲(wei)換能器(qi),L爲聲道(dao)長度,D爲(wei)管道🔞外(wai)徑,h爲管(guan)壁厚度(du).`?爲超聲(sheng)流量計(ji)測得的(de)管道平(ping)均流速(su)。通過D與(yu)h可得到(dao)管道過(guo)流面積(ji)s,其計算(suan)公式如(ru)式(1)，體♻️積(ji)流量qv如(ru)式(2)


1.2标準(zhun)器
　　用作(zuo)标準器(qi)的外夾(jia)式超聲(sheng)流量計(ji)精度等(deng)級較高(gao),多爲0.5級(ji)，一般需(xu)送至權(quan)威檢定(ding)機構在(zai)實驗室(shi)條件下(xia)進行标(biao)定。
2換能(neng)器定位(wei)方法的(de)研究
　　換(huan)能器安(an)裝位置(zhi)的正确(que)與否直(zhi)接關系(xi)到測量(liang)結果,難(nan)點有🐇兩(liang)個:一是(shi)兩個換(huan)能器之(zhi)間的連(lian)線應與(yu)管道中(zhong)心軸線(xian)平行;二(er)是确定(ding)平均管(guan)徑位置(zhi)。如圖2所(suo)示,管道(dao)口徑爲(wei)DN1800.以2聲程(cheng)V法測量(liang)爲例。AB爲(wei)超聲流(liu)量計給(gei)出的兩(liang)個換能(neng)㊙️器之間(jian)的安裝(zhuang)距離(1325mm)。在(zai)實際安(an)📧裝過程(cheng)中，如🌈果(guo)沒有其(qi)它✉️的輔(fu)助手段(duan)🌈，難以做(zuo)到AB連線(xian)與管道(dao)中心軸(zhou)線平行(hang)。假若偏(pian)離角α爲(wei)1°,右側換(huan)能器的(de)偏離距(ju)離近👈似(si)等于弧(hu)長B′B,B′B=11.5mm。若管(guan)道口徑(jing)爲DN2000，以表(biao)1中最長(zhang)換能器(qi)安裝間(jian)距計算(suan)，AB=2984mm,則B′B=26mm,對測(ce)量結果(guo)将帶來(lai)不可忽(hu)略的影(ying)響。

　　由于(yu)待測管(guan)徑巨大(da)，管道截(jie)面爲非(fei)标準圓(yuan)形。以DN1800管(guan)道♌爲例(li)，不同位(wei)置的外(wai)徑最大(da)可差35mm,極(ji)限情況(kuang)下,若🥰傳(chuan)感器安(an)裝位置(zhi)的直徑(jing)🈲與平均(jun)直徑的(de)差值恰(qia)好爲外(wai)徑最大(da)差即35mm,僅(jin)截面面(mian)積一項(xiang)帶來的(de)誤差就(jiu)達3.8%。，傳統(tong)的圍尺(chi)測量直(zhi)徑的方(fang)法獲得(de)的是平(ping)均管徑(jing)，但無法(fa)指導檢(jian)測人員(yuan)将換能(neng)器安裝(zhuang)在平均(jun)管🐇徑位(wei)置;即使(shi)在換能(neng)器之間(jian)增加滑(hua)軌，也隻(zhi)能保證(zheng)換能器(qi)安裝間(jian)距準确(que)，不能保(bao)證換能(neng)器連線(xian)的投🏃‍♀️影(ying)與軸線(xian)平行。因(yin)此,本文(wen)設計了(le)一套便(bian)于攜帶(dai)、易🥵于現(xian)場組裝(zhuang)的輔助(zhu)設備即(ji)輔尺,用(yong)于定位(wei)、安❓裝換(huan)能器，基(ji)本結構(gou)如圖3、圖(tu)4所示。輔(fu)尺測量(liang)管徑範(fan)圍:800~2200mm,其主(zhu)尺測.量(liang)不确定(ding)度U=0.5mm(k=2)。能夠(gou)測量管(guan)道截面(mian)任意位(wei)置的外(wai)徑,保證(zheng)換能器(qi)連線㊙️平(ping)行于管(guan)道軸心(xin)，較好地(di)解決換(huan)能🌈器安(an)裝位置(zhi)不精準(zhun)帶來的(de)問題,盡(jin)可能地(di)降低測(ce)量過程(cheng)中的人(ren)爲影響(xiang),實用性(xing)強。


3排水(shui)設施的(de)設計
3.1檢(jian)測井的(de)設計
　　一(yi)般情況(kuang)下,污水(shui)排放管(guan)道及用(yong)于計量(liang)的大口(kou)徑流量(liang)計均置(zhi)于地下(xia)。現場校(xiao)準需有(you)檢測井(jing)才能正(zheng)常進行(hang)。由于外(wai)夾式超(chao)聲💁流量(liang)計不能(neng)獲得流(liu)體剖👨‍❤️‍👨面(mian)的信🛀🏻息(xi)，并受流(liu)速不對(dui)稱和流(liu)态變化(hua)影響，易(yi)産生測(ce)量誤差(cha)121。爲盡量(liang)⁉️減小流(liu)體擾動(dong)帶來😍的(de)影響，現(xian)🙇‍♀️場測量(liang)時應選(xuan)取較長(zhang)的前後(hou)直管段(duan)進行檢(jian)測，因此(ci)，檢測井(jing)的位📞置(zhi)選取十(shi)分重🍓要(yao)，一般靠(kao)近流量(liang)計的.上(shang)遊位置(zhi).直管段(duan)盡量保(bao)證至少(shao)前10D後5D(D爲(wei)管道公(gong)稱通徑(jing)),若上遊(you)存在泵(beng)或彎頭(tou)、閥門時(shi),應盡可(ke)能地🛀延(yan)長直管(guan)段的距(ju)離13,控❤️制(zhi)在20D以，上(shang)。
　　通常井(jing)底離管(guan)底不少(shao)于0.2m,兩側(ce)井壁距(ju)管壁不(bu)少于1m。對(dui)于檢測(ce)井💚的長(zhang)度，當管(guan)徑範圍(wei)爲DN1000~DN2000時，以(yi)FLEXIM601超聲流(liu)量計爲(wei)例，配套(tao)CDK型換能(neng)😘器，分♉别(bie)采用V法(fa)和Z法以(yi)及不同(tong)💛的聲程(cheng)測量時(shi),換能器(qi)的安裝(zhuang)間距如(ru)表1所示(shi)，其範圍(wei)對應管(guan)道内徑(jing)約爲0.27D~1.5D.考(kao)慮現場(chang)檢測的(de)人員活(huo)動空間(jian)，因此檢(jian)測井長(zhang)度以2D爲(wei)宜。
3.2流量(liang)計.上遊(you)處理設(she)計
　　在排(pai)水管道(dao)中由于(yu)管道落(luo)差較大(da)，按正常(chang)管道坡(po)度無法(fa)滿足設(she)計要求(qiu)時，會采(cai)取建設(she)跌水井(jing)來滿🥵足(zu)設計方(fang)案,同時(shi)還🌏起到(dao)穩流和(he)排氣的(de)作用。但(dan)若設計(ji)考㊙️慮不(bu)周，水流(liu)經過跌(die)水♻️井後(hou).上遊帶(dai)來的大(da)量氣泡(pao)依然會(hui)存在甚(shen)至增加(jia)♊，導緻流(liu)量計無(wu)法正常(chang)工作。以(yi)長沙嶽(yue)麓某污(wu)水處理(li)廠爲例(li)，如圖5所(suo)示♌，該跌(die)水井尺(chi)🈲寸爲4m×3m×5m,流(liu)量計爲(wei)DN1800電磁流(liu)量計。.上(shang)遊水源(yuan)含有大(da)量氣泡(pao),流🥰速約(yue)1.2m/s,水🏃‍♂️流方(fang)向如箭(jian)頭所示(shi)，從入口(kou)處直沖(chong)下遊管(guan)道入口(kou),夾帶大(da)量新産(chan)生的氣(qi)泡進入(ru)測量管(guan)道,導緻(zhi)電💃磁流(liu)量計數(shu)據極不(bu)穩定，外(wai)🏒夾式超(chao)聲流量(liang)計‼️無論(lun)采💞用V法(fa)還是Z法(fa),均無法(fa)獲取🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測(ce)量信号(hao)，無法進(jin)行校準(zhun)工作。

　　檢(jian)測人員(yuan)建議污(wu)水處理(li)廠對跌(die)水井進(jin)行改造(zao)，如圖6所(suo)示，在井(jing)中部增(zeng)加一道(dao)鋼制擋(dang)水闆，厚(hou)度爲5mm,鋼(gang)闆采用(yong)Q235C鋼材,槽(cao)鋼采用(yong)熱軋普(pu)通槽鋼(gang)(型号6.3),井(jing)壁預埋(mai)件施工(gong)采用植(zhi)筋處理(li),鋼筋采(cai)用HRB400。擋闆(pan)底部在(zai)下遊入(ru)口中心(xin)線位置(zhi)，擋闆距(ju)離右壁(bi)約1.5m。改造(zao)後，上遊(you)水流沖(chong)擊在😄擋(dang)闆處，起(qi)到了良(liang)好的排(pai)☎️氣和穩(wen)流作🌈用(yong)。再次測(ce)量時🐇,超(chao)聲流量(liang)計信号(hao)正常，被(bei)測電磁(ci)流量計(ji)示值穩(wen)定,較好(hao)地解決(jue)了現場(chang)污水的(de)計量和(he)流量計(ji)的量值(zhi)溯源🧑🏾‍🤝‍🧑🏼問(wen)題。



3.3管道(dao)設計
　　爲(wei)保證大(da)口徑流(liu)量計正(zheng)常計量(liang)，其前後(hou)直管段(duan)、介質🧑🏾‍🤝‍🧑🏼滿(man)管、不能(neng)存氣等(deng)要求是(shi)需要滿(man)足的。但(dan)現場安(an)🌍裝條件(jian)各不相(xiang)同，針對(dui)不同情(qing)況，從正(zheng)确計量(liang)的角度(du)出發,本(ben)文提出(chu)了兩種(zhong)管道鋪(pu)設及流(liu)量計安(an)裝的建(jian)議,分别(bie)如圖7和(he)圖8所示(shi)。管道直(zhi)徑爲D,跌(die)水井長(zhang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度爲L，配(pei)置擋水(shui)牆，擋水(shui)牆底部(bu)距井底(di)約0.5D,牆體(ti)距離🏃‍♀️右(you)壁約0.4L,;排(pai)污❗排🏃‍♂️氣(qi)井爲正(zheng)方形,尺(chi)寸爲1.5D×1.5D.即(ji)圖示👉L2=1.5D.内(nei)置擋水(shui)牆,擋水(shui)牆頂與(yu).上遊管(guan)頂平齊(qi)，牆體距(ju)離右壁(bi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼約0.4L2。
　　圖7爲(wei)場地空(kong)間較充(chong)裕時，流(liu)量計所(suo)在的管(guan)道較長(zhang),管道❤️的(de)水🛀平夾(jia)角較小(xiao)，約爲5°。圖(tu)8則爲場(chang)地空間(jian)較小❄️時(shi)的類U型(xing)♻️設計，流(liu)量計在(zai)底部，所(suo)在管道(dao)的水平(ping)夾角約(yue)8°~10°,出💚口夾(jia)角爲120°~135°。
4總(zong)結
1)本文(wen)設計的(de)用于換(huan)能器安(an)裝的輔(fu)尺，結構(gou)簡單,便(bian)于攜帶(dai)，能幫助(zhu)檢測人(ren)員提升(sheng)管徑測(ce)量和換(huan)能器定(ding)位水平(ping)，提高了(le)測🤩量工(gong)作效率(lü)，并通過(guo)現場實(shi)驗驗證(zheng)了該方(fang)法☁️良好(hao)的使用(yong)效果。該(gai)工裝的(de)主尺爲(wei)全鋼材(cai)質，重量(liang)較大,可(ke)進一步(bu)研究精(jing)簡結構(gou)和重量(liang)的方法(fa)。
2)大口徑(jing)流量計(ji)的正常(chang)工作和(he)現場量(liang)值溯源(yuan)會受到(dao)安裝位(wei)置和上(shang)、下遊工(gong)況條件(jian)的影響(xiang).這些問(wen)題需要(yao)♍在設計(ji)階段就(jiu)🥰進行👨‍❤️‍👨考(kao)慮并解(jie)決,一旦(dan)施工完(wan)成再改(gai)進則成(cheng)本巨大(da)且不一(yi)定能達(da)到預期(qi)的效果(guo)。本文針(zhen)對檢測(ce)井、流量(liang)計上遊(you)處理、管(guan)道安裝(zhuang)等三個(ge)方面提(ti)出的設(she)計建議(yi)，可爲污(wu)水處理(li)及水資(zi)‼️源計量(liang)提供一(yi)定的參(can)考。

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