污水處理廠對流量計的選型及運行問題處理

摘要：紹興污水處理廠的流量計檢測系統與工藝流程相適應，進廠管線及各工藝段流量數據通過在線流量計通訊至分站PLC，再傳輸到中央控制室。通過對流量計的選型及維修的研究，可提高流量計的運行可靠性，從而為污水處理智能化控制提供了有力的保障。
紹興水處理發展有限公司是國內工業廢水處理量*大的污水處理廠之一，一期工藝為厭氧/好氧/混凝沉淀，處理規模為30×10^4m³/d；二期采用好氧延時曝氣工藝，處理規模為30×10^4m³/d；2004年-2006年通過對一、二期工程實施挖潛改造，污水處理能力達到70×10^4m³/d；三期工藝采用物化混凝沉淀/水解酸化/延時曝氣，處理能力為20×10^4m³/d，總處理能力為90×10^4m³/d。
目前，我國城市污水處理行業側重于工藝的建設，對于優化運營尚未進行過系統研究，污水處理廠的過程控制和管理沒有得到足夠的重視，從而造成各處理段工藝參數不穩定、處理過程中物耗能耗高等問題。要使污水處理運營正常，污水處理的水質、水量達到**排放標準，對流量計量檢測儀表的配置和管理提出了新的要求，這主要體現在以下幾個方面: 污水處理企業加強對外結算和內部核算，以及環保部門進、出水水量的監視，需合理配置進、出水及過程流量儀表；污水處理普遍實現了自動化，對流量檢測儀表的性能提出了更高的要求；高穩定性和較低的維護、校準成本，對流量計的使用提出可靠性要求。
1、流量計的選型
1.1流量計選型原則
對于一個特定的使用場合，流量計的選擇取決于被測管道工藝特性(例如流量計在現場安裝條件下的準確度、安裝條件的局限或被測介質的特殊性等)，因此對流量計的選擇必須結合工藝要求與使用條件作出判斷。根據經驗，主要從以下四個方面進行選型：
①確定被測流體的類型。包括被測流體是液體還是氣體；被測流體是否有腐蝕性，是否有導電性。
②確定流量計工作條件和管道內壓力的界限值。
③確定流量計的安裝條件。包括管道的內徑尺寸，安裝流量計的上、下游直管段長度，是否有擾流件，是否能滿足流量計的基本安裝條件；管道內被測流體是否能達到滿管要求等。
④確定性能和測量能力方面總的要求。包括準確度要求，以及在多大的流量測量范圍內保證上述精度；對用于結算的流量計，其精度要求高于國標；確定流量計使用模擬量或總線的通訊方式。
1.2流量計的選型配置
紹興污水處理廠根據工藝要求，配合自控系統，結合生產運行經驗，在進廠、出廠管線及各工藝段配置與工藝流程相適應的流量監測儀表，各流量計瞬時和累計信號通過4～20mA電流信號或者profibus-PA現場總線送至各控制分站(PLC)，再傳送到中央控制室。
根據流量計選型原則，同時比較污水流量計和時差式超聲波流量計的特點，全廠共配置污水流量計140余臺，主要分布在進、出廠管線及加藥管道上。由于管道內有一定的靜壓且流量較大，排除了明渠流量計的選用，且其流量不僅對工藝十分重要，還作為結算的依據，因此在選型上*先要考慮精度和穩定性，污水流量計為*佳選擇，并且應使用精度高的污水流量計，同時因工業廢水具有一定的腐蝕性，故選擇耐腐蝕的電極和襯里，并應根據污水流量計安裝所需直管段要求(流量計前為5DN，后為3DN)，選擇適合的安裝位置。進廠管線所用的污水流量計見圖1。

在生產運行中，檢測各工藝段處理的污水流量及污泥的流量，對工藝運行都具有重要意義。在選擇各工藝段使用的流量計時，由于其基本用于內部生產工藝的控制和選擇，精度要求略低于進廠管線流量的精度要求，且應便于維修車間的安裝、檢修和保養，故采用超聲波時差式流量計，共計250余臺。廠區內使用的美國格萊時差式超聲波流量計如圖2所示。

2、運行中存在的主要問題及處理方法
流量計運行中引起故障的原因可分為兩大類，*一類為儀表本身故障，即傳感器或變送器損壞引起的故障；*二類為外界原因引起的故障，如安裝不妥、流態變化、沉積和結垢等。常見故障表現為以下幾方面: 無流量信號輸出；輸出晃動；流量測量值與實際值不符等。在維修過程中，一般采用以下方法來排除: 采用萬用表檢查，測量電極對稱性，電極對地的絕緣電阻，激磁線圈對地的絕緣電阻等；替代法檢查，利用相同型號流量計的傳感器、變送器以及變送器內各線路板器件間的互換性，以替代法判別故障所在位置；信號蹤跡法檢查，用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試變送器。
2.1無流量信號輸出的故障原因和采取措施
在使用過程中，流量計出現無流量信號輸出現象，大體上可歸納為4個方面故障，分別為：
①電源未通等電源方面故障。出現此類故障時，*先確認己接入電源，再檢查電源各部分，查電源線路板輸出各路電壓是否正常，或嘗試置換整個電源線路板。
②連接電纜(激磁回路，信號回路)系統方面故障。應分別檢查連接激磁系統和信號系統的電纜是否通暢，連接是否正確。
③液體流動狀況。檢查管道內是否充滿測量液體(主要針對超聲波流量計)，檢查傳感器安裝位置是否符合要求。
④傳感器零部件損壞或測量內壁附著層引起等方面的故障。出現此類故障時，可用萬用表測量電極對稱性、電極對地的絕緣電阻、激磁線圈對地的絕緣電阻等，并清洗污水流量計傳感器內壁或超聲波流量計探頭。
2.2輸出晃動的故障原因和采取措施
流量計輸出流量信號出現晃動現象，可歸結為以下幾個故障：
①流動本身是波動或脈動的，實質上不是流量計的故障，僅如實反映流動狀況。
②管道未充滿液體或液體中含有氣泡。為避免此類現象發生，在設計安裝中應盡量選擇直管上升管道安裝流量計，若現場條件不允許，可在橫管段采用下沉“U”管道設計，并符合安裝直管段要求。
③外界電、磁干擾。此類故障主要出現在污水流量計上，需檢查其接地保護，通常接地電阻要小于10Ω，不與其他電機設備共用接地。同時將污水流量計傳感器遠離強磁場源，避免磁場干擾。
④污水流量計電極材料與液體匹配不妥。一般情況下，電極材料的選擇應考慮被測液體的腐蝕性，若選配不妥產生電極表面效應會形成輸出晃動等故障。
2.3測量值與實際值不符的原因和采取措施
紹興污水廠廠區內流量計分布較多，常出現流量計測量值與實際值不符的現象，這會造成運行生產上的不便。在檢查此類故障現象之前，*先要評估流量計輸出信號的準確性和正確性，可以將系統運行過程中的進、出流量作比較，同時采取外夾裝式超聲流量計檢測流量作參考進行比對，根據經驗及比對檢測數據，判斷流量計測量值是否與實際值不符，確認其故障后再作下一步檢查。根據實踐維修經驗的積累，導致流量計測量值與實際值不符的故障，大體上可歸納成以下幾個方面：
①變送器設定值不正確。此類故障需復核流量計傳感器型號、口徑、量程和計量單位等設定值，并用模擬信號器檢查轉換器零點和量程。
②傳感器安裝位置不妥。未滿管或液體中含有氣泡，此類故障主要是設計安裝不當所致。
③使用過程中電纜絕緣下降。這種情況下，一般檢查電纜線的絕緣，同時核查電纜線的長度是否超出了電纜*長長度要求，導致信號衰減。
④傳感器極間電阻變化或電極絕緣下降，導致流量計測量值與實際值不符。可用萬用表在充滿液體時測量電極接觸電阻，雖然只是確定大體的值，卻是判斷管壁狀況較方便的方法。
⑤核查所測量管系是否存在未納入考核的流入/流出管道，同時確定流量計間閥門是否緊閉。
3、結語
通過流量計檢測工藝管道流量數據，已成為紹興污水處理廠進行水量控制的主要手段。在十多年的運行過程中，不斷總結流量計的使用經驗，提高維修技能水平，建立健全運行維護管理制度，流量計的設備完好率得到了顯著的提高，并有效地降低了運行人員的勞動強度，提高了工作效率，為污水處理智能化控制運行提供了有力的保障。