摘要：針(zhen)對大口(kǒu)徑流量(liàng)計 的現(xian)場量值(zhí)溯源，結(jie)合實例(li)，設計了(le)一套指(zhi)導換能(néng)🐪器現場(chang)安裝的(de)輔尺，較(jiào)好地解(jie)決了直(zhi)徑測量(liàng)不準、換(huàn)能器定(dìng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼位問題(tí);提出了(le)針對檢(jiǎn)測井、流(liu)量計上(shang)遊處理(lǐ)、管道安(an)裝等三(san)個方面(miàn)的設計(jì)建議，可(kě)爲污水(shuǐ)處理工(gōng)藝設計(ji)和大❌口(kou)徑流量(liang)計量值(zhi)溯☎️源提(ti)供有㊙️益(yì)的指導(dǎo)與幫助(zhu)。
0引言
　　大(dà)口徑流(liú)量計在(zai)水資源(yuan)計量場(chang)合應用(yong)非常多(duo)， 電磁流(liu)量計 因(yīn)其無壓(ya)力損失(shī)且不受(shou)管道内(nei)流體密(mi)度、溫度(dù)等🛀因素(sù)的影響(xiang)，成爲污(wu)水處理(lǐ)企業的(de)首選”。用(yòng)于污水(shuǐ)計量的(de)電磁流(liu)🈲量計口(kou)徑多爲(wèi)1000mm以上口(kou)，貿易結(jie)算量和(hé)涉及金(jīn)額巨大(da)田由于(yu)大口徑(jìng)流量計(jì)安裝後(hou)一㊙️般無(wú)備用㊙️管(guan)路“,無法(fǎ)拆卸送(sòng)檢，多數(shù)情況下(xia)隻能采(cǎi)用外夾(jia)式超聲(shēng)流量計(jì)進行現(xiàn)場校準(zhun)✔️。
　　在校準(zhun)過程中(zhong)，難免會(hui)遇到現(xiàn)場檢測(ce)條件不(bu)足的情(qíng)況，包括(kuò)檢測井(jǐng)空間或(huò)前後直(zhi)管段不(bu)足，換能(néng)器定位(wèi)不準，流(liú)量計不(bu)滿管和(hé)介質氣(qì)泡多等(deng)問題。本(běn)文将針(zhen)📐對.上述(shù)問題進(jìn)行研究(jiu)并提出(chū)設計建(jian)議。
1現場(chǎng)校準方(fang)法
1.1 外夾(jia)式超聲(shēng)流量計(jì) 工作原(yuán)理
　　超聲(shēng)波流量(liang)計 以測(ce)量聲波(bo)在流動(dong)介質中(zhong)傳播的(de)時間與(yǔ)流速的(de)關系爲(wei)㊙️原理。如(ru)圖1所示(shi)，A和B爲換(huan)能器,L爲(wei)聲道長(zhǎng)度,D爲管(guan)道外徑(jing),h爲管壁(bì)厚度.`?爲(wèi)超聲流(liu)量計測(ce)得的管(guan)道平均(jun)流速。通(tōng)過D與h可(kě)得🏃‍♂️到管(guǎn)道過流(liú)面積s,其(qi)計算公(gōng)式如式(shì)(1)，體積流(liu)量qv如式(shì)(2)


1.2标準器(qi)
　　用作标(biāo)準器的(de)外夾式(shi)超聲流(liú)量計精(jing)度等級(jí)較高💚,多(duō)爲0.5級，一(yi)般♌需送(song)至權威(wēi)檢定機(jī)構在實(shi)驗室條(tiáo)件下進(jìn)行标🏃‍♂️定(ding)。
2換能器(qi)定位方(fāng)法的研(yan)究
　　換能(neng)器安裝(zhuang)位置的(de)正确與(yu)否直接(jiē)關系到(dao)測量結(jie)✊果,難點(diǎn)有🌈兩個(ge):一是兩(liǎng)個換能(néng)器之間(jiān)的連線(xiàn)應與管(guan)道🛀中心(xīn)軸線❗平(ping)行;二是(shi)确定平(píng)均管徑(jìng)位置。如(rú)圖2所示(shì),管道口(kǒu)徑爲DN1800.以(yi)2聲程V法(fǎ)測量爲(wei)例。AB爲超(chāo)聲流量(liang)計給出(chū)的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼兩個(ge)換能器(qi)之間的(de)安裝距(ju)離(1325mm)。在實(shí)際安裝(zhuang)過程中(zhong)，如果沒(méi)有其它(tā)的輔助(zhu)手段，難(nan)以做到(dao)AB連線與(yu)管道中(zhōng)心軸線(xiàn)平行。假(jiǎ)若♌偏離(lí)角α爲1°,右(yòu)側換能(neng)器的偏(pian)離距離(li)近似等(deng)于弧長(zhǎng)B′B,B′B=11.5mm。若管道(dao)口徑爲(wèi)DN2000，以表1中(zhong)最長換(huàn)能器安(an)裝間距(ju)計算，AB=2984mm,則(ze)B′B=26mm,對測量(liang)結果将(jiang)帶來不(bu)可忽✂️略(luè)的影響(xiang)。

　　由于待(dài)測管徑(jìng)巨大，管(guǎn)道截面(miàn)爲非标(biao)準圓形(xíng)。以DN1800管⭕道(dao)爲例，不(bú)同🌈位置(zhi)的外徑(jìng)最大可(ke)差35mm,極限(xian)情況下(xia),若傳感(gǎn)器安👉裝(zhuāng)位✔️置的(de)直徑與(yu)平均直(zhí)徑的差(cha)值恰好(hao)爲外徑(jìng)最大差(chà)即35mm,僅截(jie)面面積(jī)一項帶(dai)來的誤(wù)差就達(dá)3.8%。，傳統的(de)圍尺測(ce)量直徑(jìng)的方法(fǎ)獲得的(de)🚶是平均(jun1)管徑，但(dan)無法指(zhǐ)導檢測(cè)人員将(jiang)換能器(qi)安🈲裝在(zai)平均管(guǎn)徑位置(zhi);即使在(zai)換能器(qì)之間增(zeng)加滑軌(guǐ)，也隻能(neng)保證換(huan)能器安(an)裝間距(ju)準确，不(bú)能保證(zhèng)換☀️能器(qì)連線的(de)投影與(yǔ)軸線平(ping)行。因此(cǐ),本文設(shè)計了一(yī)套便于(yú)攜帶、易(yi)于現場(chang)組㊙️裝的(de)輔助設(she)🔴備即輔(fu)🔞尺,用于(yu)定位、安(an)💋裝換能(neng)器，基本(běn)結構如(rú)圖3、圖4所(suo)示。輔尺(chi)測量管(guan)徑範圍(wéi):800~2200mm,其🌍主尺(chi)測.量不(bu)确定度(dù)U=0.5mm(k=2)。能夠👣測(ce)🙇🏻量管道(dao)截面任(ren)意位置(zhi)的外徑(jing),保證換(huàn)能器連(lian)線平行(hang)于☀️管道(dào)軸心，較(jiao)好地解(jie)決換能(néng)👄器安裝(zhuāng)位置不(bú)精準帶(dài)來的🏃🏻‍♂️問(wen)題,盡可(ke)能地降(jiang)低測量(liàng)過程中(zhōng)的人爲(wèi)影響,實(shí)用性強(qiang)。


3排水設(shè)施的設(she)計
3.1檢測(cè)井的設(shè)計
　　一般(ban)情況下(xia),污水排(pai)放管道(dao)及用于(yu)計量的(de)大口徑(jing)流✨量計(jì)均置于(yu)地下。現(xiàn)場校準(zhun)需有檢(jian)測井才(cái)能正常(chang)進行。由(you)于外夾(jiá)式⛹🏻‍♀️超聲(shēng)流量計(jì)不能獲(huo)得流體(ti)剖面的(de)信息，并(bing)受流速(sù)不🙇🏻對稱(chēng)和流态(tài)變🈲化影(yǐng)響，易産(chǎn)生測量(liang)誤差121。爲(wei)盡量減(jiǎn)小流體(ti)🤞擾動帶(dai)來🌐的影(yǐng)響，現💞場(chǎng)測量時(shí)應選取(qu)較長的(de)前後直(zhi)管段進(jin)行檢測(cè)，因🌈此，檢(jiǎn)測井的(de)位置選(xuan)取十分(fen)重🚶‍♀️要，一(yi)般靠近(jin)流量計(ji)的.上遊(yóu)位置.直(zhi)管段盡(jìn)量保證(zhèng)至少前(qián)10D後5D(D爲管(guan)道公稱(cheng)通徑),若(ruo)上遊存(cun)在♋泵或(huo)彎頭、閥(fa)門時,應(yīng)盡可能(néng)地延長(zhang)直管段(duan)的距離(li)13,控制在(zài)20D以，上。
　　通(tōng)常井底(dǐ)離管底(dǐ)不少于(yu)0.2m,兩側井(jǐng)壁距管(guan)壁不少(shǎo)于1m。對于(yu)檢測井(jing)的長度(du)，當管徑(jìng)範圍爲(wei)DN1000~DN2000時，以FLEXIM601超(chāo)聲流量(liang)計爲例(lì)，配套CDK型(xíng)🐅換能器(qi)，分别采(cǎi)用V法和(hé)Z法以及(ji)不同的(de)聲程測(ce)量時⭕,換(huàn)能器的(de)安裝間(jian)距如表(biǎo)1所示，其(qí)範圍對(duì)應管道(dao)内徑約(yuē)爲0.27D~1.5D.考慮(lü)現場檢(jiǎn)測的人(rén)員活動(dòng)空間，因(yīn)此檢測(ce)井長度(dù)以2D爲宜(yi)。
3.2流量計(jì).上遊處(chu)理設計(jì)
　　在排水(shui)管道中(zhong)由于管(guan)道落差(cha)較大，按(àn)正常管(guan)道坡度(du)無💰法滿(man)🔴足設計(ji)要求時(shi)，會采取(qǔ)建設跌(die)水井來(lai)滿足設(shè)計方案(an),同時還(hái)起到穩(wen)流和排(pai)氣的作(zuò)用。但若(ruò)設計考(kǎo)慮不周(zhōu)⭐，水流經(jing)過跌水(shui)井後.上(shang)遊帶來(lai)的大量(liàng)氣泡依(yī)然會存(cún)在甚至(zhi)增加，導(dao)緻流量(liàng)計無法(fa)正常工(gong)作。以長(zhǎng)沙嶽麓(lu)某污水(shuǐ)處理廠(chang)爲🌍例，如(rú)圖5所示(shi)🐕，該跌水(shuǐ)井尺寸(cun)❌爲4m×3m×5m,流量(liàng)計爲DN1800電(diàn)⛷️磁流量(liang)計。.上遊(yóu)🌏水源含(hán)有大量(liang)氣泡,流(liu)☎️速約1.2m/s,水(shuǐ)💰流方向(xiàng)如👣箭頭(tou)所示，從(cong)入口處(chù)直沖下(xià)遊管道(dao)入口,夾(jia)帶大量(liàng)新産生(sheng)的氣泡(pào)進入測(cè)量管道(dao),導緻電(diàn)磁流量(liang)💜計數據(ju)極不穩(wen)定，外夾(jia)式超聲(sheng)流量計(jì)無論采(cǎi)用V法還(hái)是Z法,均(jun)🌏無法獲(huo)取⚽測量(liang)信号，無(wú)法進行(hang)校準工(gong)作。

　　檢測(ce)人員建(jiàn)議污水(shuǐ)處理廠(chang)對跌水(shui)井進行(hang)改造，如(rú)♉圖6所示(shì)，在井中(zhong)部增加(jiā)一道鋼(gāng)制擋水(shuǐ)闆，厚度(dù)爲5mm,鋼闆(pǎn)采用Q235C鋼(gang)材,槽鋼(gāng)采用熱(rè)軋普通(tong)槽鋼(型(xing)号6.3),井壁(bi)預埋件(jiàn)施工采(cǎi)用植筋(jīn)處理,鋼(gang)筋🤞采用(yòng)HRB400。擋闆底(dǐ)部在下(xià)遊入口(kou)中心線(xian)位置，擋(dang)闆距離(li)右壁約(yuē)1.5m。改造後(hou)，上遊水(shuǐ)流沖擊(ji)在👌擋闆(pǎn)處，起到(dào)了良好(hao)的排氣(qi)和穩流(liu)作🐪用。再(zai)次測量(liàng)時,超聲(sheng)流量計(ji)信号正(zheng)常，被測(cè)電磁流(liu)量計示(shì)值穩定(dìng),較好地(di)解㊙️決了(le)現場污(wu)水的計(ji)量和流(liú)♉量計的(de)量值溯(sù)源🈲問題(tí)。



3.3管道設(she)計
　　爲保(bǎo)證大口(kou)徑流量(liàng)計正常(chang)計量，其(qí)前後直(zhí)管段、介(jiè)質㊙️滿管(guan)☂️、不能存(cun)氣等要(yào)求是需(xu)要滿足(zu)的。但現(xiàn)場安裝(zhuāng)條件各(ge)不相同(tong)，針對不(bu)🏒同情況(kuàng)，從正确(que)計量的(de)角🌈度出(chū)發,本文(wen)提出了(le)兩❗種管(guan)道鋪設(she)及流量(liang)計安裝(zhuāng)的建議(yi),分别如(rú)圖7和圖(tú)8所示。管(guan)🈲道直徑(jìng)爲D,跌水(shuǐ)井長度(dù)爲L，配置(zhì)擋水牆(qiang)，擋水牆(qiáng)底部距(jù)井底約(yuē)0.5D,牆體距(jù)離右壁(bi)約0.4L,;排污(wū)排氣井(jing)爲正方(fāng)形,尺寸(cun)爲1.5D×1.5D.即圖(tu)示🌈L2=1.5D.内置(zhi)💜擋水牆(qiáng),擋水牆(qiang)頂與.上(shàng)遊管頂(ding)平齊，牆(qiáng)體距離(li)右壁約(yue)0.4L2。
　　圖7爲場(chǎng)地空間(jian)較充裕(yù)時，流量(liang)計所在(zai)的管道(dào)較長,管(guǎn)道的水(shui)🤞平夾角(jiǎo)較小，約(yuē)爲5°。圖8則(ze)爲場地(dì)空間較(jiao)小時的(de)類U型設(shè)計，流量(liàng)計在😄底(di)部，所在(zài)管道的(de)水平夾(jia)角約8°~10°,出(chu)口夾角(jiao)爲120°~135°。
4總結(jié)
1)本文設(she)計的用(yong)于換能(néng)器安裝(zhuāng)的輔尺(chi)，結構簡(jiǎn)單,便于(yú)攜帶🐉，能(néng)幫助檢(jiǎn)測人員(yuan)提升管(guan)徑測量(liang)和換能(néng)器定位(wèi)水平，提(ti)高了測(ce)量工作(zuò)效率，并(bing)通過現(xian)場實驗(yan)🎯驗證了(le)該方法(fa)良好的(de)使用效(xiao)果。該工(gōng)裝的主(zhu)尺爲全(quan)鋼材質(zhì)，重量較(jiào)大,可進(jin)一步研(yan)究精簡(jiǎn)結構和(he)重量的(de)方法。
2)大(da)口徑流(liu)量計的(de)正常工(gōng)作和現(xian)場量值(zhí)溯源會(huì)受到🔞安(an)裝位置(zhì)和上、下(xià)遊工況(kuang)條件的(de)影響.這(zhe)些問題(tí)需要在(zai)設計階(jiē)段就進(jin)行考慮(lǜ)并解決(jué),一旦施(shī)工完成(chéng)再改進(jìn)則成本(ben)巨大且(qiě)不一定(ding)能達到(dao)預期的(de)效果。本(ben)文針對(dui)檢測井(jing)✂️、流量計(ji)上遊處(chu)理、管💘道(dao)安裝等(děng)💋三個方(fang)面提出(chū)的設計(jì)建議，可(kě)爲污水(shui)處理及(ji)水資源(yuan)計量提(tí)供一定(dìng)的參考(kao)。

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