摘要：針對大口(kǒu)徑流量計 的現(xiàn)場量值溯源，結(jie)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(liang)不準、換能器定(ding)位問題;提出了(le)針對檢測井、流(liu)量計上遊處理(li)、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(liang)計量值溯源提(ti)供有😄益的指導(dǎo)與幫助。
0引言
　　大(da)口徑流量計在(zai)水資源計量場(chang)合應用非常多(duo)， 電磁流量計 因(yin)其無壓力損失(shī)且不受管道内(nèi)流體密度、溫度(dù)等因素的影🔞響(xiǎng)♉，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(kou)徑多爲1000mm以上口(kou)，貿易結算量和(hé)涉及金額巨大(da)田由于大口徑(jìng)流量計安裝後(hou)一般無備用管(guǎn)路“,無法拆卸送(sòng)檢，多數情況❗下(xià)隻能采✊用外夾(jia)式超聲流量計(ji)進行現場校準(zhun)。
　　在校準過程中(zhong)，難免會遇到現(xian)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(wei)🚶‍♀️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(zhōng)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(wèi)聲道長度,D爲管(guan)道外徑,h爲管壁(bì)厚度.`?爲超聲流(liu)量計測得的管(guǎn)道平均流速。通(tōng)過D與h可得到管(guan)道過流面🈲積s,其(qi)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(biao)準器的外夾式(shi)超聲流量計精(jing)度等級較高,多(duo)爲0.5級，一般㊙️需送(sòng)至權威檢定機(ji)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(neng)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(ge):一是兩個換能(néng)器之間的連線(xian)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(shi),管道口徑爲DN1800.以(yǐ)2聲程V法測量爲(wei)例🔅。AB爲超聲流量(liàng)計給出的兩個(gè)換能器之間的(de)安裝距離(1325mm)。在實(shi)際安🌐裝過程中(zhōng)，如果沒有其它(tā)的輔助手段，難(nán)以做到AB連線與(yu)管道中心軸線(xiàn)平行。假若偏離(li)角α爲1°,右側換能(néng)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(wèi)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(liang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼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(miàn)爲非标準圓形(xíng)。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(gǎn)器安裝位置的(de)直徑與平均直(zhí)徑的差值恰好(hǎo)爲外徑最大差(cha)❄️即35mm,僅截面面積(jī)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(dàn)無法指導檢測(cè)人員将換能器(qì)安♋裝在平均管(guan)徑位置;即使在(zai)換能器之間增(zēng)加滑軌，也隻能(neng)保證😍換能器安(an)裝間距準确，不(bú)能保證換能器(qi)連線的投🐆影與(yǔ)軸線平行。因此(cǐ),本文設計了一(yī)套便于攜帶、易(yì)于現場組⛹🏻‍♀️裝的(de)輔助設備即輔(fu)尺,用于定位、安(ān)裝換能器，基本(ben)結構如圖3、圖4所(suo)示。輔尺測量管(guan)🔅徑範圍:800~2200mm,其主尺(chǐ)測.量不确定度(dù)U=0.5mm(k=2)。能夠測量管道(dào)截面任意位置(zhì)⛷️的外徑,保證換(huan)能器連線♌平行(háng)于管道軸心，較(jiào)好地解決換能(néng)器安裝位置不(bu)精準帶來的問(wen)題,盡可能地降(jiang)低測量過程中(zhōng)的人爲影響,實(shí)用性強。


3排水設(shè)施的設計
3.1檢測(cè)井的設計
　　一般(bān)情況下,污水排(pai)放管道及用于(yú)計量的大口徑(jìng)☂️流🏃‍♂️量計均置于(yu)地下。現場校準(zhun)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(huò)得流體剖面的(de)信息，并受流速(su)不✊對稱和流态(tài)變☔化影響，易産(chǎn)生測量誤差121。爲(wèi)盡量減小流體(ti)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(xuan)取十分重要，一(yi)般靠近流量計(jì)的.上遊位🌏置.直(zhí)管段盡量保證(zheng)至少😄前10D後5D(D爲管(guan)道公稱通徑),若(ruò)上遊存在🔅泵或(huò)彎頭、閥門時,應(yīng)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(shǎo)于✨1m。對🐕于檢測井(jing)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(hé)Z法以及不同✊的(de)聲程測量時✏️,換(huàn)能器的安裝間(jian)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(ji).上遊處理設計(jì)
　　在排水管道中(zhōng)由于管道落差(cha)較大，按正常管(guan)道坡度無法滿(mǎn)足設計要求時(shi)，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(pái)氣的作用。但若(ruò)🏃設計考慮不周(zhōu)，水流經過跌水(shuǐ)井後.上遊帶來(lai)的大👈量氣泡依(yī)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(lu)某污👨‍❤️‍👨水處理廠(chang)爲例，如圖5所示(shì)，該跌水井尺寸(cun)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(dao)入口,夾帶大量(liang)新産生的氣泡(pào)進入測量管道(dào),導緻電☂️磁流量(liàng)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(liàng)信号，無法進行(háng)校準工🔞作。

　　檢測(ce)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(zhong)部增加一道鋼(gāng)制擋水闆，厚度(dù)爲5mm,鋼🐪闆采📧用Q235C鋼(gang)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(yòng)HRB400。擋闆底部在下(xià)遊入口中心線(xiàn)位置，擋闆距離(lí)右壁約1.5m。改☂️造後(hou)，上遊🛀水流沖擊(ji)在擋闆處，起到(dào)了良好的排氣(qì)和穩流作用。再(zai)次測量時🚶‍♀️,超聲(sheng)流量計信号正(zheng)常，被測電磁流(liú)量計示值穩定(ding),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(bao)證大口徑流量(liang)計正常計量，其(qi)前後直管段、介(jiè)㊙️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(bú)同情況，從正确(que)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(ru)圖7和圖8所示。管(guǎn)道直徑爲D,跌水(shui)井長👅度爲L，配置(zhì)擋㊙️水牆，擋水牆(qiáng)底部距井底約(yuē)0.5D,牆體距離💛右壁(bi)約0.4L,;排污排🔱氣井(jǐng)爲正方形,尺寸(cùn)爲1.5D×1.5D.即圖示👨‍❤️‍👨L2=1.5D.内置(zhi)擋水牆,擋水牆(qiáng)頂與.上遊㊙️管頂(ding)平齊，牆體距離(lí)右壁✊約⛷️0.4L2。
　　圖7爲場(chǎng)地空間較充裕(yu)時，流量計所在(zài)的管道較長,管(guǎn)道的⁉️水平夾角(jiǎo)較小，約爲5°。圖8則(ze)爲場地空間較(jiao)小時的類U型設(shè)計，流量🔞計在底(di)部，所在管道的(de)水平夾🔞角約8°~10°,出(chū)口夾角爲120°~135°。
4總結(jie)
1)本文設計的用(yong)于換能器安裝(zhuāng)的輔尺，結構簡(jian)單,便👄于🎯攜帶，能(néng)幫助檢測人員(yuan)提升管徑測量(liang)和換能器定位(wèi)水平，提高了測(cè)量工♋作效率，并(bing)通過現場實驗(yàn)驗證了該方法(fa)良好的使用效(xiào)果。該工裝的主(zhu)尺爲全鋼材質(zhì)，重量較大✉️,可進(jìn)一步✍️研究精簡(jian)結構和重❌量的(de)方法。
2)大口徑流(liu)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(xià)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(lǜ)并解決,一旦施(shi)工完成再改進(jìn)則成本巨大且(qie)不一定能達到(dào)預期的效果。本(ben)文針對檢測井(jǐng)、流量計上遊處(chù)理、管道安裝等(děng)三個方面提出(chu)的設計建議，可(ke)爲污水🐅處理及(jí)水資😄源計量提(ti)供一定的參考(kao)。

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