無源污水管道流量計的開發應用

目前，國內市場相繼出現了不少種污水管道流量計產品，應用到各種污水計量環境中，給環境管理提供了準確的數據。通過調查發現有三個問題給流量計的應用造成了一些問題，一是污水排放口多設在廠界，一般環境較差，既沒有電源又沒有旋轉二次儀表的地方，而市場現在銷售的儀表不但要求有電源，而且二次儀表還要求使用環境，一臺流量計1萬元左右，但配套電源和,儀表使用環境所需投資是儀表投資的3～8倍，個別情況還要多。*二個問題是流量計的傳感器在高寒地區不宜使用，一般廠家標出的低限使用溫度都在-10℃，而在東北地區超過這一溫度的時間大致在 3～4個月，這樣就給使用單位造成了一些困難。*三是儀表使用精度問題，在調查過程中發現百分之九十以上的用戶使用的是明渠流量計，既然是明渠測流，也不能解決整體污水測量的準確性，因為帕歇爾水槽測量的粗度尚沒有充分的數據，其槽與水位計組合的精度一般3%～5%左右，如美國ISCO生產的流量計標出的流量精度為5%，而標的水位精度在千分之二，既然使用槽作為測流手段，那么使用一些簡單的儀表與槽配合完全可達到計量要求。
流量計
根據上述問題，我們推薦一種無緣污水管道流量計。
2、原理與特點
本儀器現場安裝結構如圖（1）所示，其原理是水通過水槽1（該設計是以帕歇爾水槽（Parshall）為標準），將水量變換成標準水位，由浮子3（參看圖2）帶動水位流量變換裝置4，該變換裝置將變換好的流量信號經傳動裝置6傳給顯示裝置5顯示瞬時流量，并同時經傳動裝置6將這一信號傳給記錄裝置10，這一裝置采用了自記鐘的原理，在特制的記錄紙上將流量信號按時間及日期記錄下來，記錄滿后由儀表操作者收回統計：

該流量計區別于其它型式流量計主要是：

（1）全機械不需要任何電源。

（2）整機沒有電子原器件,受溫度、濕度及水質影響小，曾在-40℃～50℃的情況下試驗運行正常，適用范圍廣。

（3）儀器造價低，,600～800臺。

（4）結構簡單，運行可靠，需維護量極小。

（5）操作方便，使用人員不需專門培訓，一般工人即可操作。

3、系統設計

3.1量水槽設計

一般明渠測流量使用的方法較多，該儀器采用了國內外通有的帕歇爾水槽，人為改變流態，但不改變流量，流體流過水槽時其水位高度和流量有一定的函數關系，用帕歇爾水槽測量污水具有建筑體積小，水頭損失小，無淤積，不易堵塞，便于工廠商品化。水槽可用PVC塑料、鋼板和玻璃鋼制造。在使用環境好，要求不高時也可設計采用三角堰和矩形堰，制造更為簡單，帕歇爾量水槽尺寸可通用見中華人民共和國**計量檢測規程手冊（JJG711-90）。

3.2液位計設計

有了標準水槽，測量流量就可通過測量液位求得流量結果， 因為污水流經帕歇爾水槽時形成一定的液位高度。在自由狀態下流量與液全高度之間存在著固定的函數關系：

Q=CHs

式中Q為瞬時流量,H為液位高度，C、N是與帕歇爾水槽有關系的系數。設計采用了浮子帶動變換器的方法，實現液位高度滿足記錄儀的標準要求。在這一過程中也產生了儀表的主要誤差，造成誤差的因素是浮子的傳遞誤差和記錄誤差。分析如下：

（1）浮子連線由于溫度變化引起的膨脹誤差e1，浮子連線采用1R18Ni9Ti材質不銹鋼絲，長度在1.5m左右，查得膨脹系數為11.2×10-6（1/℃），設計環境*大溫差為±30℃，有eman=0.5mm。

（2）記錄紙誤差e2，根據上海記錄紙廠標準給出e2〈0.5mm。

（3）記錄儀誤表e3，因記錄儀設計采用,**標準設備，出廠給出的*大誤差〈0.05.因此e3man=0.05mm。

（4）現場安裝零的誤差e4。也就是浮子在靜水井里當沒水時標校產生的誤差，如按要求標校產生的誤差，按要求標校e4man可小于1mm。

上述所述誤差*大值的和為emax。

該儀器測量液位時*大相對誤差〈3‰（按30m³/min*大流量，液位*大高度820mm計算）。

3.3瞬時流量顯示設計

流量計表盤刻度是根據流量公式Q=CHN，通過液位長度計算出相應的角度，表盤上的相應角度代表相應的流量。

3.4記錄紙設計

記錄紙其長度和寬度根據記錄設備要求，其橫坐標可以設計成以小時為單位，也可以設計成以天為單位，可以根據用戶要求設計成不同型式，其縱坐標也是根據流量公式Q=CHN計算得到，量程可自己選擇，其樣式可參見圖3。

3.5技術指標

（1）測量范圍:0-25m³/min（根據用戶要求可調整）。

（2）測量誤差：流量〈5%F.S；液位〈5‰F.S （3）工作方式：連續

（4）使用溫度：-30℃～50℃。

（5）使用濕度〈RH85%

（6）重量:3.5kg。

4、存在問題

（1）該儀表的累計流量是通過記錄紙統計得出，需要操作者計算，雖說很容易，但要多一道手續。

（2）有時用戶在測量流量的同時要等比采樣，等比采樣的設備要求有一個模擬信號，因該儀器是無源儀表，故沒有這一輸出。設計者也考慮到這一點，如有要求可在儀表的傳動軸上加接一個滑線電阻式傳感器，加接后仍然不需加電源，電源由取信號端加接即可。