超聲波明渠流量計(jì)在PVC企業(yè)中的應(yīng)用

周紅燕

(石河子天域新實(shí)化工有限公司，新疆 石河子 832000)

在PVC生產(chǎn)中，水處理是生產(chǎn)的重中之重，污水中揮發(fā)物、懸浮物、助劑、微生物等含量很大，生產(chǎn)達(dá)標(biāo)排放有很大難度，各大化工企業(yè)都對污水達(dá)標(biāo)排放配置了相應(yīng)的先進(jìn)處理設(shè)施，但污水中仍有一些未處理成分。設(shè)置明渠是PVC生產(chǎn)中集中污水常用的排水設(shè)施，實(shí)時(shí)監(jiān)測明渠流量可以有效地預(yù)防污水各項(xiàng)指標(biāo)?，F(xiàn)有的明渠流量計(jì)種類繁多,如何選擇適用于PVC生產(chǎn)的可連續(xù)測量的明渠流量計(jì)是非常重要的。

在PVC生產(chǎn)過程中，含有粒狀雜質(zhì)、酸堿等的污水較多，這些雜質(zhì)易淤積在明渠流量計(jì)探頭表面,會(huì)影響明渠流量計(jì)的正常工作與穩(wěn)定運(yùn)行。為此，在應(yīng)用明渠流量計(jì)時(shí)，要充分考慮上述問題，并以此為設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試依據(jù)，設(shè)計(jì)出適用于PVC生產(chǎn)的連續(xù)在線測量裝置，且具有可靠性高、使用及維護(hù)便捷等特點(diǎn)。

超聲波因穿透能力強(qiáng)、傳播方向性好、精度高，在聲能的應(yīng)用中已經(jīng)獲得越來越廣泛的認(rèn)可。它在液體中傳播距離遠(yuǎn)，安裝維護(hù)方便，使用壽命長，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，工作穩(wěn)定，精度高，測量流量范圍廣，使得超聲波明渠流量計(jì)作為一種非接觸式測量設(shè)備在各行各業(yè)中有了更為廣闊的應(yīng)用前景。隨著超聲波明渠流量計(jì)的技術(shù)日臻成熟，其能夠較好地適應(yīng)各種惡劣條件下的污水排放測量(包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等腐蝕性液體)，較好地適應(yīng)污水排放的流量變化(0～999 99 L/s)[1]。在PVC生產(chǎn)中，隨著企業(yè)對環(huán)保的重視，超聲波明渠流量計(jì)對環(huán)境的監(jiān)測保護(hù)和污染的治理起著重要的作用。

1 工作原理

超聲波明渠流量計(jì)是由超聲探頭與量水堰槽配合測量得出明渠流量信息的計(jì)量儀表，主要由耐腐蝕的量水槽或堰、非接觸式超聲波液位傳感器、微電腦監(jiān)控儀組成，而微電腦監(jiān)控儀主要由電源、微處理器、超聲波發(fā)射電路、輸入保護(hù)電路和放大濾波電路構(gòu)成的信號調(diào)理電路、傳感器、顯示器與通訊電路等組成，根據(jù)被檢測信號的不同，其檢測方法也有很大差異。

超聲波流量計(jì)現(xiàn)場測量原理示意圖見圖1。

明渠流量計(jì)工作時(shí)，針對不同尺寸、不同現(xiàn)場、不同液體、不同動(dòng)態(tài)流速等都有不同的測量方法及選型標(biāo)準(zhǔn)，主要是依據(jù)測量平均流速和液位截面積來計(jì)算總流量。超聲波感應(yīng)器固定安裝在被測量液面上方，探頭向水面發(fā)射脈沖超聲波[2]。聲波通過空氣到達(dá)液面，經(jīng)放大器放大后，聲波被液面反射成為反射波，探頭接收反射波稱為回波。明渠流量計(jì)根據(jù)發(fā)射波與回波、發(fā)射波與校正波之間的時(shí)差計(jì)算出探頭到液面的距離，再根據(jù)探頭到水位零液位的距離，即可計(jì)算出液位高度H=h-l,進(jìn)而得出準(zhǔn)確液位值。

H—水面高度;l—超聲波明渠流量計(jì)距水面高度；h—超聲波明渠流量計(jì)距水渠底部高度。

2 超聲波明渠流量計(jì)的種類

明渠流量計(jì)根據(jù)配置的堰槽不同分為堰式流量計(jì)和槽式流量計(jì)，槽式流量計(jì)又分為巴歇爾槽(P槽)和帕爾默·鮑魯斯槽(PB槽)流量計(jì)兩種。

(1)堰式流量計(jì)除測量堰板部分外，還包括相應(yīng)液位計(jì)以及堰板上游足夠長的直流段和整流段等。其特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡單，一般情況下價(jià)格便宜，測量精度高，可靠性好；但因水頭損失大，不能用于地勢比較平坦的渠道；堰上游易堆積固形物，要定期清理。

(2)P槽流量計(jì)的特點(diǎn)為：水中固態(tài)物質(zhì)幾乎不沉積，隨水流排出；水位抬高比堰式流量計(jì)小，僅為其1/4，適用于不允許有大落差的渠道。

(3)PB槽流量計(jì)的特點(diǎn)為：水頭損失在非滿管流儀表中屬于較小的，喉道部槽頂自清洗效果顯著，幾乎不必考慮固體物的沉淀和堆積。

3 兩種流量計(jì)安裝及排放口的規(guī)范化

3.1 堰式流量計(jì)

(1)堰板上游水路需要設(shè)置整流段和導(dǎo)流段，也就是規(guī)范段，一般情況下，為避免污水流可能出現(xiàn)的波浪和旋流，應(yīng)將整流段的長度設(shè)計(jì)為渠寬的10～15倍，這樣可以保證水流相對穩(wěn)定，提高測量的準(zhǔn)確度。

(2)在設(shè)計(jì)導(dǎo)流段時(shí)，為了適當(dāng)增大導(dǎo)流段的儲(chǔ)水容量，可以將導(dǎo)流段的寬度、深度設(shè)計(jì)得比整流段相應(yīng)尺寸稍大一些，同時(shí)為了防止水流溢出，側(cè)壁高度也要偏高一些。

(3)在設(shè)計(jì)整流段時(shí)，其底部水平面要求與側(cè)面垂直，軸線應(yīng)為直線，寬度對稱均等，從而保證污水充滿后不產(chǎn)生形變。

(4)在設(shè)計(jì)堰板下游水位時(shí)，需要檢測下游水位的情況，以防止水位錯(cuò)差時(shí)的影響，即堰板下游水位應(yīng)低于零水位(堰缺口)150 mm。同時(shí)必須清除堰板及整流段可能產(chǎn)生的堆積物，否則可能使正常流速受到影響。

3.2 槽式流量計(jì)

(1)在設(shè)計(jì)槽式流量計(jì)時(shí)，要考慮急彎道或與支路匯合處產(chǎn)生局部混合流動(dòng)時(shí)，有一段截面積不變的直渠道，當(dāng)直渠道寬度為喉管長度的5～10倍或更長時(shí)，可以利用此直渠的緩沖作用。

(2)為改善流動(dòng)條件，可將整流板設(shè)置在水位測量點(diǎn)上游最大流量的水位高度處，槽本體連接部位、側(cè)壁要有曲率、傾斜平面斜率等時(shí)也應(yīng)考慮一定合適的角度，依據(jù)現(xiàn)場條件，按相關(guān)實(shí)踐參數(shù)進(jìn)行確定。

(3)設(shè)置槽體后渠道，可適當(dāng)按現(xiàn)場條件挖深渠道或加高渠側(cè)壁，防止上游水位升高時(shí)水溢流出渠道，并且槽體應(yīng)遠(yuǎn)離渠道水流較活躍端，避免水流影響測試的準(zhǔn)確率。

4 超聲波流量計(jì)的安裝

綜上所述，超聲波明渠流量計(jì)安裝時(shí)需要注意安裝要求與規(guī)范。

(1)在實(shí)際使用過程中，要確保流量計(jì)安裝槽內(nèi)的污水盡量無鐵、石等異物，為了避免此類問題，在流經(jīng)流量計(jì)安裝槽前加裝過濾網(wǎng)。

(2)為了保證污水流動(dòng)時(shí)的平衡性與緩沖性，應(yīng)在流量計(jì)安裝槽邊設(shè)置1個(gè)水位聯(lián)通裝置，使其保持一定水位，保證水流無波紋，流動(dòng)穩(wěn)定。

(3)傳感器下端面與最高液位的距離應(yīng)參照流量計(jì)安裝要求，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證傳感器探頭發(fā)射面與液面平行。

(4)注意周圍是否有強(qiáng)電或電磁干擾等。

(5)上部安裝應(yīng)注意搭建防水、防雪的隔離裝置。

(6)注意定期的巡查與檢測、檢定的規(guī)范性等。

5 結(jié)語

PVC企業(yè)在廢水排放過程中，根據(jù)廢水排放管、渠的條件選定合適的量水堰槽和規(guī)格后，還要科學(xué)地選擇安裝位置，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貓?zhí)行安裝技術(shù)要求,以達(dá)到排放規(guī)范化。超聲波明渠流量計(jì)通過鍵盤設(shè)置儀表參數(shù)，可與各種量水堰槽配合使用；同時(shí)，超聲波明渠流量計(jì)對接觸介質(zhì)無特殊要求，對腐蝕性及黏稠性介質(zhì)亦可進(jìn)行監(jiān)測，比其他形式的流量計(jì)可靠性高；可在地表明渠、地下涵管等不同工況條件下正常使用，應(yīng)用范圍廣，可達(dá)到準(zhǔn)確測定廢水排放量的目的，在污水排放監(jiān)控管理方面可發(fā)揮重要作用，值得在同行業(yè)中推廣。