流量計(ji)、分析儀器、液位(wèi)變送器, 溫(wen)度傳感器在水(shuǐ)處理的應用
一 水(shuǐ)處理系統常用(yong)儀表的分類
給水工程所(suǒ)用儀表大緻可(ke)分爲兩大類:一(yi)類屬于監測☂️生(sheng)産過程物理參(cān)數的儀表,如檢(jian)測溫度、壓力、液(yè)位、流量等。這🤩類(lei)儀表采用國産(chan)表,其性能和質(zhi)量基本能滿足(zu)要♉求。另一🏃🏻♂️類屬(shǔ)于檢測水質的(de)分析儀表,如檢(jiǎn)測㊙️水的濁度、 pHSCD值等(deng)。這些儀表在我(wǒ)國發展比較晚(wan),因此,通常選用(yòng)*進産品🌈,從長遠(yuǎn)觀點看是比較(jiao)經濟、可靠的。
檢測儀表的(de)好壞直接關系(xi)到給水自動化(hua)的效果。在工程(chéng)設計過程中,從(cong)儀表的性能、質(zhi)量、價格、備件情(qing)況、售後服務等(deng)方面進行反複(fu)比較,我們一般(bān)采用進口儀表(biǎo)和國産儀表相(xiàng)結合的方法。
二
1. 淨(jìng)水廠監控系統(tong)的構成模式
淨水廠的監(jian)控系統一般由(you)水廠管理層和(he)現場監控🔴層兩(liǎng)級系統構成,按(àn)集中管理、分散(san)控制的原則進(jìn)行監控。在工程(chéng)設計中,将廠級(ji)計算機系統 (即主站 )設在水廠中心(xīn)控制室,各現場(chang)監控站 (即(ji)分站 )的數(shu)量和位置按工(gong)藝流程及構築(zhù)物的位置、分散(sàn)程度來🥵定。一般(bān)地表水廠現場(chang)分站的設置是(shi):進水泵房分站(zhan)、反應沉澱與加(jiā)氯加藥分站、過(guo)濾分站、送水泵(bèng)房及變配電室(shi)分站、污泥🌈處理(lǐ)分站。各監測儀(yí)表的數據均送(song)到計算機系統(tong),可在監控站的(de)工控機上顯示(shi)、控制并打印、記(ji)錄、報警。
2. 各(gè)分站監測參數(shù)
a. 進水泵房(fáng)分站監測參數(shù)
水質參數(shù):源水濁度、 pH值、水溫、溶解氧(yang)等。
運行參(can)數:調節池水位(wei)、吸水井水位、源(yuán)水流量、泵機分(fen)電量✍️、泵站總電(diàn)量等。
b. 反應(yīng)沉澱、加氯加藥(yao)分站
水質(zhi)參數:沉澱池出(chū)口濁度、濾後餘(yú)氯、 SCD值。
運行參數:沉澱(dian)池水位、沉澱前(qian)流量、攪拌罐液(ye)位、藥池液位、藥(yao)液濃度、沉澱池(chí)泥位。
c.
水質(zhi)參數:濾後水濁(zhuo)度、餘氯。
運(yun)行參數:濾池水(shuǐ)位、水頭損失、反(fǎn)沖洗水流量、沖(chòng)洗水🔞箱水位。
d. 送水泵房及(jí)變配電室分站(zhan)
水質參數(shù):出廠水流量、餘(yú)氯。
運行參(cān)數:出廠水壓力(li)、流量、清水池水(shui)位、吸水井水位(wèi)、交🏃🏻流電壓👅、交流(liu)電流、電量等。
e. 污泥處理分(fen)站
運行參(cān)數:回流池水位(wei)、水量、濃縮池水(shuǐ)位、回流水濁🐇度(dù)。
三 水(shui)處理系統常用(yòng)儀表在選型及(ji)設計中應注意(yi)的🔞問
1. 儀表(biao)選配的一般要(yao)求
(1)度:是指(zhǐ)在正常使用條(tiáo)件下,儀表測量(liàng)結果的準确程(chéng)度,誤差越♌小,度(dù)越高。
生産(chan)過程物理檢測(cè)儀表的度爲± 1%,水質分析儀(yí)表的度爲± 2%(測高濁水的濁(zhuó)度儀的度爲± 5%)
(2)響應時(shí)間:當對被測量(liang)進行測量時,儀(yí)表指示值總💘要(yào)經過一段時間(jian)才能顯示出來(lái),這段時間即爲(wèi)儀表的響應時(shí)間。一隻🚶♀️儀表能(neng)不能盡快反應(ying)出參數變化的(de)情況,是很重要(yào)的指标。對水質(zhi)☎️分析儀表要求(qiu)的響應時間應(ying)不超過 3min。
(3)輸出信号:儀(yí)表的模拟輸出(chu)應是 4~ 20mA DC信号,負載能力(li)不小于 600Ω。
(4)儀表的防護(hu)等級應滿足所(suo)在環境的要求(qiú),一般應不㊙️低于(yú) IP65,用于藥劑(ji)投加系統的檢(jiǎn)測儀表要求能(néng)耐腐蝕。
(7)儀表(biǎo)的工作電源應(ying)獨立,不應和計(ji)算機共用電源(yuan),以保證發生故(gu)障和檢修時電(dian)源互不幹擾,使(shi)各自都能穩定(dìng)可靠地運☔行。
(8)06A及 0~ 120V。
(9)應選擇能夠(gou)提供可靠服務(wu)和有豐富經驗(yàn)的儀表生産廠(chǎng)商。
2. 水位測(ce)量
選擇液(yè)位計時應考慮(lü)以下因素: (1)測量對象,如被(bei)測介質的物理(li)和化學性質,以(yǐ)及工作壓🧑🏽🤝🧑🏻力和(he)溫度、安裝條件(jiàn)、液位變化的速(su)度等 ;(2)測量(liang)和控制要求,如(rú)測量範圍、測量(liang) (或控制 )度、顯示方式(shì)、現場指示、遠距(ju)離指示、與計算(suàn)機的接口、安全(quan)防腐、可靠性及(jí)施工方便性。
給水工程中(zhong)常用的液位計(ji)及選型要點如(rú)下:
a.浮球式(shi)液位計
在(zai)液體中放入一(yī)個空心的浮球(qiú),當液位變化時(shí),浮球💜将産生與(yǔ)液位變化相同(tong)的位移。可用機(ji)械或電的方法(fǎ)來測得浮球的(de)位移,其度爲± (1~ 2)%,這種液(ye)位計不适用于(yú)高粘度的液體(tǐ),其輸出端有開(kāi)關控制和⭐連續(xu)輸出。
b.靜壓 (或差(chà)壓 )式液位(wei)計
由于液(yè)柱的靜壓與液(yè)位成正比,因此(cǐ)利用壓力表測(ce)量基🎯準⭐面上液(yè)柱的靜壓就可(ke)測得液位。根據(jù)被☁️測介⭕質的密(mi)度📧及液體測量(liàng)範圍計算出壓(yā)力或壓差範圍(wéi),再選用量程、度(dù)等性能合适的(de)壓力表或差壓(yā)表。這種液位計(jì)的度爲± (0.5~ 2)%。
c. 電容式(shì)液位計
在(zai)容器内插入電(dian)極,當液位變化(hua)時,電極内部介(jiè)質改♉變,電👉極間(jiān) (或電極與(yu)容器壁之間 )的電容也随(sui)之變化,該電容(rong)量的變化再轉(zhuan)換成标準化的(de)直✊流電信号。其(qí)度爲± (0.5~ 1.5)%。
;度高 ;;維護方(fāng)便,壽命長。缺點(diǎn)是被測液體的(de)介電常數不穩(wěn)定會引🌍起誤差(chà)。電容式液位計(jì)一般用于調節(jiē)池、清水池等👉的(de)液位測量。
當測量範圍不(bu)超過 2m時,采(cǎi)用棒狀、闆狀、同(tóng)軸電極 ;當(dāng)超過 2m時,采(cǎi)用纜式電極。當(dāng)被測介質爲水(shui)時,采用帶絕緣(yuán)層 (可用聚(jù)乙烯 )
d. 超聲液(ye)位計
超聲(sheng)液位計的傳感(gan)器由一對發射(she)、接收換能器組(zǔ)成。發射換🐕能器(qi)面對液面發射(she)超聲波脈沖,超(chao)聲波脈沖🏃從液(ye)💁面上☁️反射回來(lai),被接收換能器(qi)接收。根據發射(shè)至接收的🏃♀️時間(jian)可确定傳感器(qì)與🛀液面之間的(de)距離,即可換算(suan)成液位。其度爲(wèi)± 0.5%。
這種(zhong)液位計無機械(xie)可動部分,可靠(kào)性高,安裝簡單(dān)、方便💛,屬于非接(jiē)觸測量,且不受(shou)液體的粘度、密(mi)度等影響,因此(cǐ)多用于藥池、藥(yao)✏️罐、排泥水池等(děng)的液位測量。但(dàn)此種方法有一(yī)定的盲區,且價(jia)格較貴。
流(liu)量測量分爲兩(liǎng)種,一種用于流(liu)量檢測,參與過(guo)程控制,以達到(dào)提高生産自動(dòng)化水平,改善生(shēng)産工藝🈚條件,提(ti)高✌️産品質量和(hé)産量的目的。另(ling)一種用于流量(liang)的計量,不僅👌計(ji)量産品的産量(liàng),還是供水企業(ye)主要技術經💞濟(jì)指标計算的依(yī)據。在供水企業(ye)zui主要的 8項(xiang)經濟指标中,有(yǒu) 3項指标是(shi)以流量計測量(liàng)的數據爲基礎(chu)的。
流量計(ji)的選型應考慮(lü)以下因素:
(1)任何型号的流(liú)量計都必須有(you)國家計量部門(mén)檢定的證書方(fang)可🐪選用。
(2)流(liú)量計本身的壓(ya)力損失要小。
(3)根據行業要(yao)求,流量計的準(zhǔn)确度應不低于(yu) 2.5級。
(4)安(ān)裝現場條件應(yīng)滿足所選流量(liàng)計對直管段的(de)要求。
(5)
(6)所選流(liú)量計應能适用(yong)于待測的液體(ti)介質。
目前(qian),在給水工程設(shè)計中,采用zui多的(de)是電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。
a. 電磁流量(liàng)計
在(zai)測量中,液體本(běn)身爲導體,磁場(chang)通過安裝在管(guǎn)路中🛀🏻的兩個🌈線(xian)💯圈産生。線圈由(yóu)交流或直流電(dian)源勵磁,磁場作(zuo)用于管道内流(liú)動的液體,在管(guan)道中産生一個(gè)與被測流體⭐平(píng)均流👄速 V相(xiang)對應的電壓,且(qie)該電壓與流體(ti)的流速分布無(wu)關。
與管道(dào)絕緣的兩個電(diàn)極監測液體的(de)感應電壓。磁🏒場(chang)方向、流體流向(xiang)及兩個檢測電(diàn)極的相對位置(zhi)三者互相垂直(zhí)。
電磁流量(liàng)計的優點:
(1)
(2)沒有壓(ya)力損失。
(3)能(neng)連續測量,測量(liàng)度高。
(4)口徑(jìng)範圍和測量範(fàn)圍大,測量範圍(wei)連續可調。
(5)與流速分布無(wú)關。
(6)前後直(zhi)管段較短,前置(zhì)直管段爲 5D(D爲儀表的直徑(jìng) ),後置直管(guǎn)段爲 3D。
(7)穩定性好,輸出(chū)爲标準化信号(hao),可方便地進入(rù)自控系統。
(8)變送器導管内(nei)壁有襯裏材料(liào),具備良好的耐(nai)腐、耐磨性💁。
(9)
應用于水處(chù)理系統的電磁(ci)流量計的襯裏(li)材料多選🚶♀️用氯(lǜ)丁橡膠,因其有(you)較好的耐磨性(xìng)。安裝時應注✍️意(yì)遠離外界的電(dian)磁場源,以免影(ying)響傳感器的工(gōng)作磁場及流量(liang)信❌号,傳感器水(shui)平安裝時,要求(qiu)兩個電極的中(zhōng)心🔴軸線處于水(shuǐ)平狀态,防止顆(kē)粒🏃🏻雜質沉積🙇♀️,影(yǐng)響電極工作。測(cè)量管内應爲滿(man)管,不允許大量(liàng)氣泡通過傳感(gan)器,當不能滿足(zú)條件時,應采取(qu)相應措施。
轉換器應安裝(zhuāng)在符合其防護(hù)等級要求的場(chǎng)所,在滿足安裝(zhuāng)環境、使用要求(qiu)的前提下,轉換(huan)器與傳感器之(zhi)間的距離和連(lian)接電纜越短越(yue)好,以節約投資(zi),減少可能産生(shēng)的強電信号的(de)✉️幹擾。
b. 超聲(shēng)流量計
zui近(jin)十幾年來,由于(yú)電子技術的發(fā)展,超聲流量計(ji)才得以應用😄于(yú)💯流量測量。利用(yong)超聲流量計進(jìn)行測量的方✏️法(fa)有很多種,其中(zhōng)較爲典型的是(shì)時差法和多普(pǔ)勒法☁️。淨水廠多(duo)選用時差法流(liu)量計,其方法是(shi)在測量管道上(shang)安裝兩🚶♀️個換能(neng)器,因順流與🈲逆(ni)流流速差别的(de)影響,測量從發(fā)射到接收而産(chǎn)生的時間差,據(jù)此測出流速。
超聲流量計(jì)的主要優點:
(1)安裝維護方(fāng)便。随着夾裝式(shi)傳感器的廣泛(fàn)使用,在🔅安裝和(hé)維護超聲流量(liàng)計時不需在管(guan)道上打孔或切(qiē)斷流量,就可在(zài)已存在的應用(yong)場合很方便地(dì)進行安裝🐪,尤其(qi)适🐅用于大口徑(jing)管道檢測系統(tǒng)。
(3)測量可靠性高(gao)。
(4)無壓力損(sun)失。
(5)不受流(liú)體參數影響。
選用(yòng)超聲流量計要(yao)特别注意傳感(gan)器的安裝誤差(chà)、管道内壁結垢(gou)、防腐層均勻與(yu)否,這些因素對(dui)測量結果影響(xiang)很大。另據🏃♂️超聲(sheng)流量計的測量(liang)原理,隻有🔴流速(su)分布均勻時才(cái)能保證測😘量的(de)度,所以在流量(liang)計的上下遊要(yao)有足♉夠的直管(guǎn)段,參考各種資(zi)料及❄️流量計的(de)使🔞用手冊,要求(qiu)上遊zui少不小于(yu) 10D,下遊大于(yú) 5D。
由于(yú)自來水行業爲(wèi)連續生産,進行(háng)不間斷計量是(shi)✨極爲重要的🐕,所(suǒ)以一般安裝于(yu)管道上的流量(liàng)計不能經常拆(chāi)卸送檢,一般做(zuo)法是采用度較(jiào)高的便攜式超(chāo)聲流量計💋,按周(zhou)期送國家☀️認證(zhèng)單位進行校準(zhun),作爲企業的标(biāo)準器具,再用比(bǐ)⭐對的方式定期(qi)檢測在線流量(liàng)計。這需要設計(jì)人員在設計時(shi)應根據使用單(dan)位要求,考慮将(jiāng)來生産管理的(de)需要,預留出比(bi)對測量的空間(jiān),以方便用戶,即(jí)将流量計井做(zuo)得稍大一些,除(chu)安裝固定式流(liú)量計外,還應如(rú)圖 1所示預(yù)留出便攜式流(liú)量計測量的空(kong)間。
4.濁度的(de)測量
濁度(dù)是水體渾濁程(cheng)度的度量,也就(jiù)是水體中存在(zài)🚶微細🌈分散的懸(xuan)浮性粒子,使水(shui)透明度降低的(de)程度。濁度儀是(shì)測量水體渾濁(zhuó)程度的儀器,主(zhǔ)要用于對水質(zhi)的監測和管理(li)。
淨水廠負(fu)責供應居民生(shēng)活用水和工業(ye)用水,供水的質(zhi)量直接涉及人(ren)民的健康、安全(quán),以及食品、釀造(zào)、醫藥㊙️、紡織、印染(ran)、電力等各⛷️行各(ge)業的正常生産(chan)和産品質量。濁(zhuo)度是一項很重(zhòng)要的水質指标(biao),因此對濁度儀(yí)的選💯擇顯得尤(you)爲重要。濁💞度儀(yi)可分爲目視濁(zhuo)度儀和光電🛀🏻濁(zhuo)度儀兩大類。光(guāng)電濁度儀就其(qí)用途可分爲工(gong)藝☀️監控 (連(lian)續測定 )(包括便攜(xie)式 )濁度儀(yi),就其設計原理(li)又可分爲透射(shè)光濁度儀和散(sàn)射光🌈濁度儀。
由于散射光(guang)濁度儀對水的(de)低濁度有較高(gao)的靈敏度,準确(que)度高,相對誤差(cha)小,重複性好,水(shui)的色度不顯💯示(shi)濁度,且散射光(guāng)與入射光強度(du)比可呈線性關(guān)系,故 1992年 9月世界衛生(sheng)組織公布的《飲(yǐn)用水水質準則(ze)》中規定将🈲散♍射(shè)光⭐濁👉度儀作爲(wei)測定儀器。同時(shí),“供水行業 2000年技術進步發(fa)展規劃”中已明(ming)确規定一類水(shui)司管網水濁度(du)指标爲 1NTU。
在濾後(hòu)水及出廠水的(de)測量中,一般采(cǎi)用 1720D(原爲 1720C)系列濁度儀(yí)。使用時水樣連(lián)續流入濁度儀(yi),流經脫泡器以(yǐ)排空水流中的(de)氣泡,然後進入(ru)濁度儀的中柱(zhu)内,上升至測量(liang)室并溢過其邊(biān)緣進入排放口(kǒu)。聚光束從傳感(gan)器頭部組件中(zhong)向下投射🧡到濁(zhuo)度儀主體内的(de)水樣中,浸在水(shuǐ)樣中的光電管(guan)測量水中懸🍉浮(fu)固體 90°方向(xiàng)的散射光,散射(shè)光的量與水樣(yang)的濁度成正比(bǐ)。 1720D不需采用(yòng)樣品池,這樣可(kě)減少雜散光,提(tí)高測量準确度(dù)。 1720D的準确度(dù)爲: 040NTU範(fan)圍内爲± 2%, 40~ 100NTU範圍内(nei)爲± 5%,分辨力(li)爲 0.001NTU,響應時(shí)間爲 75s。
測量濾後水的(de)濁度儀多安裝(zhuāng)于濾站管廊内(nei),可采☔用壁挂或(huo)🌈櫃💯裝,出廠水的(de)測量一般在送(song)水泵房設置水(shuǐ)質儀🐉表間,将濁(zhuo)度儀及其他水(shui)質檢測儀表置(zhì)于儀表間内,再(zài)☎️将信号引至監(jian)控站。
1720D的測量範(fan)圍爲 0 100NTU,但不用其測量(liàng)濾前水,因爲雖(suī)然光學上能測(ce)到 100NTUSS6系列表面散射(she)式濁度儀,它是(shi)将光束射在液(yè)體表面,測定來(lái)自💰液面的散射(shè)光,避免了光學(xué)系統與水樣直(zhi)接接觸,消👨❤️👨除了(le)☎️清洗流通池時(shi)帶來的信号丢(diū)失。
SS6系列的(de)測量範圍爲 0~ 9999NTU,一般地(dì)表水廠的源水(shuǐ)均在此範圍内(nei)。它在 0~ 2000NTU範圍内的準确(què)度爲± 5%, 2000~ 9999NTU範圍内準(zhun)确度爲± 10%。
濁度儀取樣(yang)點的選擇應與(yu)工藝專業緊密(mì)結合,選取zui有代(dai)表性的點,取樣(yang)孔不要開在被(bei)取樣管道的頂(ding)部,避免将管道(dào)中的氣泡抽進(jin)取樣管而影響(xiǎng)濁度儀的測量(liang)準确度,水樣的(de)提取用小型采(cǎi)樣泵取樣,保證(zheng)取樣管内有一(yi)定流速,不易在(zai)管道内壁結垢(gou)。取樣管道的口(kǒu)徑應根據儀表(biǎo)取樣水的總需(xu)要量決定。
5.
一般淨(jìng)水廠工程多選(xuǎn)用智能化顯示(shi)儀表,其功能齊(qi)⭐全,能進🌂行數字(zi)信号處理,實現(xiàn)控制功能,而且(qie)測量值以液晶(jīng)顯💔示,操作方便(biàn),可以保存數據(ju),具有自診斷功(gong)能。雖然與計算(suàn)機系統聯網後(hou)🐇,它的優勢沒有(you)*發揮出來,而被(bèi)計算機系統所(suo)取代,但在目前(qián)淨水廠的建設(she)中,使用智能化(hua)的顯示儀表作(zuò)爲在計算機系(xì)統未調試投運(yun)階段或發生故(gu)障時的🤞輔助⛷️儀(yí)表,也能滿足現(xian)場控制、顯示的(de)要求。
在某(mou)些情況下,同時(shí)需要本地顯示(shì)與遠程傳送,此(cǐ)時不宜采取信(xìn)号串聯方式,而(er)應采用信号分(fèn)配器,即 1路(lu)輸入,兩路輸出(chū),一路輸出送顯(xian)示儀表,另一路(lù)輸出可輸入 PLC,如常用的 WS15242。
6. 儀表系(xi)統的接地和防(fáng)雷
接地可(kě)分爲保護接地(dì)和工作接地。保(bao)護接地是爲避(bi)免工作人員因(yīn)設備絕緣損壞(huai)或絕緣性能下(xià)降時遭受觸電(dian)危險和保護設(shè)備的安全。工作(zuo)接地是爲保證(zheng)儀表穩定可靠(kao)地運行。一般淨(jing)水廠儀表系統(tǒng)的接地采用 TN-S3根相線 A、 B、 C, 1根(gēn)中性線 N即(ji)保護線 PE。用(yòng)電設備的外露(lu)可導電部分接(jie)到 PE線上,其(qí)優點是 PE線(xiàn)在正常工作時(shi)不呈現電流,因(yin)此設備的外露(lù)可導電部分😍不(bu)呈現對地電壓(yā)而且在事故時(shi)也容易切斷電(diàn)源,有較強的電(diàn)磁适應性,避免(miǎn)了高次諧波的(de)幹擾。
儀表(biǎo)工作接地可單(dan)獨設置或與保(bao)護接地共用同(tong)一接地體。從工(gōng)程實踐經驗來(lái)看,接地電阻一(yī)般應🌈不超過 1Ω。
一般淨(jìng)水廠設施分散(san),構築物低矮,地(dì)形平坦、空曠,特(te)别是有些流量(liàng)計井位于廠區(qū)之外,在這種情(qíng)況下,儀表設備(bèi)的被雷擊率增(zēng)加。在實踐中,筆(bi)者多次☁️遇到過(guò)雷擊損壞儀表(biǎo)或儀表不明原(yuán)因損壞的事件(jiàn)。因此,安㊙️裝品質(zhì)優良,動作可靠(kao)的避雷☂️器,是*的(de)保🔞護措施,如采(cai)用德國 Pepperl+Fuchs公(gong)司的 ESP系列(lie)避雷栅用于流(liu)量計的信号和(hé)電源的保護,效(xiào)果良好。
下一(yi)篇:液位變送器(qì)的原理及應用(yong)