摘要：紹興污水處理廠的流量計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)與工藝流程相適應(yīng)，進(jìn)廠管線及各工藝段流量數(shù)據(jù)通過在線流量計(jì)通訊至分站PLC，再傳輸?shù)街醒肟刂剖摇Ｍㄟ^對(duì)流量計(jì)的選型及維修的研究，可提高流量計(jì)的運(yùn)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(fā)展有限公司是國(guó)內(nèi)工業(yè)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(guī)模為30×10^4m³/d；二期采用好氧延時(shí)曝氣工藝，處理規(guī)模為30×10^4m³/d；2004年-2006年通過對(duì)一、二期工程實(shí)施挖潛改造，污水處理能力達(dá)到70×10^4m³/d；三期工藝采用物化混凝沉淀/水解酸化/延時(shí)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(guó)城市污水處理行業(yè)側(cè)重于工藝的建設(shè)，對(duì)于優(yōu)化運(yùn)營(yíng)尚未進(jìn)行過系統(tǒng)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(shù)不穩(wěn)定、處理過程中物耗能耗高等問題。要使污水處理運(yùn)營(yíng)正常，污水處理的水質(zhì)、水量達(dá)到**排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)流量計(jì)量檢測(cè)儀表的配置和管理提出了新的要求，這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 污水處理企業(yè)加強(qiáng)對(duì)外結(jié)算和內(nèi)部核算，以及環(huán)保部門進(jìn)、出水水量的監(jiān)視，需合理配置進(jìn)、出水及過程流量?jī)x表；污水處理普遍實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，對(duì)流量檢測(cè)儀表的性能提出了更高的要求；高穩(wěn)定性和較低的維護(hù)、校準(zhǔn)成本，對(duì)流量計(jì)的使用提出可靠性要求。
1、流量計(jì)的選型
1.1流量計(jì)選型原則
對(duì)于一個(gè)特定的使用場(chǎng)合，流量計(jì)的選擇取決于被測(cè)管道工藝特性(例如流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)安裝條件下的準(zhǔn)確度、安裝條件的局限或被測(cè)介質(zhì)的特殊性等)，因此對(duì)流量計(jì)的選擇必須結(jié)合工藝要求與使用條件作出判斷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，主要從以下四個(gè)方面進(jìn)行選型：
①確定被測(cè)流體的類型。包括被測(cè)流體是液體還是氣體；被測(cè)流體是否有腐蝕性，是否有導(dǎo)電性。
②確定流量計(jì)工作條件和管道內(nèi)壓力的界限值。
③確定流量計(jì)的安裝條件。包括管道的內(nèi)徑尺寸，安裝流量計(jì)的上、下游直管段長(zhǎng)度，是否有擾流件，是否能滿足流量計(jì)的基本安裝條件；管道內(nèi)被測(cè)流體是否能達(dá)到滿管要求等。
④確定性能和測(cè)量能力方面總的要求。包括準(zhǔn)確度要求，以及在多大的流量測(cè)量范圍內(nèi)保證上述精度；對(duì)用于結(jié)算的流量計(jì)，其精度要求高于國(guó)標(biāo)；確定流量計(jì)使用模擬量或總線的通訊方式。
1.2流量計(jì)的選型配置
紹興污水處理廠根據(jù)工藝要求，配合自控系統(tǒng)，結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)廠、出廠管線及各工藝段配置與工藝流程相適應(yīng)的流量監(jiān)測(cè)儀表，各流量計(jì)瞬時(shí)和累計(jì)信號(hào)通過4～20mA電流信號(hào)或者profibus-PA現(xiàn)場(chǎng)總線送至各控制分站(PLC)，再傳送到中央控制室。
根據(jù)流量計(jì)選型原則，同時(shí)比較污水流量計(jì)和時(shí)差式超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)，全廠共配置污水流量計(jì)140余臺(tái)，主要分布在進(jìn)、出廠管線及加藥管道上。由于管道內(nèi)有一定的靜壓且流量較大，排除了明渠流量計(jì)的選用，且其流量不僅對(duì)工藝十分重要，還作為結(jié)算的依據(jù)，因此在選型上*先要考慮精度和穩(wěn)定性，污水流量計(jì)為*佳選擇，并且應(yīng)使用精度高的污水流量計(jì)，同時(shí)因工業(yè)廢水具有一定的腐蝕性，故選擇耐腐蝕的電極和襯里，并應(yīng)根據(jù)污水流量計(jì)安裝所需直管段要求(流量計(jì)前為5DN，后為3DN)，選擇適合的安裝位置。進(jìn)廠管線所用的污水流量計(jì)見圖1。

在生產(chǎn)運(yùn)行中，檢測(cè)各工藝段處理的污水流量及污泥的流量，對(duì)工藝運(yùn)行都具有重要意義。在選擇各工藝段使用的流量計(jì)時(shí)，由于其基本用于內(nèi)部生產(chǎn)工藝的控制和選擇，精度要求略低于進(jìn)廠管線流量的精度要求，且應(yīng)便于維修車間的安裝、檢修和保養(yǎng)，故采用超聲波時(shí)差式流量計(jì)，共計(jì)250余臺(tái)。廠區(qū)內(nèi)使用的美國(guó)格萊時(shí)差式超聲波流量計(jì)如圖2所示。

2、運(yùn)行中存在的主要問題及處理方法
流量計(jì)運(yùn)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(tài)變化、沉積和結(jié)垢等。常見故障表現(xiàn)為以下幾方面: 無流量信號(hào)輸出；輸出晃動(dòng)；流量測(cè)量值與實(shí)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(cè)量電極對(duì)稱性，電極對(duì)地的絕緣電阻，激磁線圈對(duì)地的絕緣電阻等；替代法檢查，利用相同型號(hào)流量計(jì)的傳感器、變送器以及變送器內(nèi)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(hào)蹤跡法檢查，用模擬信號(hào)器替代傳感器，在液體未流動(dòng)條件下提供流量信號(hào)，以測(cè)試變送器。
2.1無流量信號(hào)輸出的故障原因和采取措施
在使用過程中，流量計(jì)出現(xiàn)無流量信號(hào)輸出現(xiàn)象，大體上可歸納為4個(gè)方面故障，分別為：
①電源未通等電源方面故障。出現(xiàn)此類故障時(shí)，*先確認(rèn)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(gè)電源線路板。
②連接電纜(激磁回路，信號(hào)回路)系統(tǒng)方面故障。應(yīng)分別檢查連接激磁系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)的電纜是否通暢，連接是否正確。
③液體流動(dòng)狀況。檢查管道內(nèi)是否充滿測(cè)量液體(主要針對(duì)超聲波流量計(jì))，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(cè)量?jī)?nèi)壁附著層引起等方面的故障。出現(xiàn)此類故障時(shí)，可用萬用表測(cè)量電極對(duì)稱性、電極對(duì)地的絕緣電阻、激磁線圈對(duì)地的絕緣電阻等，并清洗污水流量計(jì)傳感器內(nèi)壁或超聲波流量計(jì)探頭。
2.2輸出晃動(dòng)的故障原因和采取措施
流量計(jì)輸出流量信號(hào)出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象，可歸結(jié)為以下幾個(gè)故障：
①流動(dòng)本身是波動(dòng)或脈動(dòng)的，實(shí)質(zhì)上不是流量計(jì)的故障，僅如實(shí)反映流動(dòng)狀況。
②管道未充滿液體或液體中含有氣泡。為避免此類現(xiàn)象發(fā)生，在設(shè)計(jì)安裝中應(yīng)盡量選擇直管上升管道安裝流量計(jì)，若現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，可在橫管段采用下沉“U”管道設(shè)計(jì)，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(xiàn)在污水流量計(jì)上，需檢查其接地保護(hù)，通常接地電阻要小于10Ω，不與其他電機(jī)設(shè)備共用接地。同時(shí)將污水流量計(jì)傳感器遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)源，避免磁場(chǎng)干擾。
④污水流量計(jì)電極材料與液體匹配不妥。一般情況下，電極材料的選擇應(yīng)考慮被測(cè)液體的腐蝕性，若選配不妥產(chǎn)生電極表面效應(yīng)會(huì)形成輸出晃動(dòng)等故障。
2.3測(cè)量值與實(shí)際值不符的原因和采取措施
紹興污水廠廠區(qū)內(nèi)流量計(jì)分布較多，常出現(xiàn)流量計(jì)測(cè)量值與實(shí)際值不符的現(xiàn)象，這會(huì)造成運(yùn)行生產(chǎn)上的不便。在檢查此類故障現(xiàn)象之前，*先要評(píng)估流量計(jì)輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性和正確性，可以將系統(tǒng)運(yùn)行過程中的進(jìn)、出流量作比較，同時(shí)采取外夾裝式超聲流量計(jì)檢測(cè)流量作參考進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及比對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，判斷流量計(jì)測(cè)量值是否與實(shí)際值不符，確認(rèn)其故障后再作下一步檢查。根據(jù)實(shí)踐維修經(jīng)驗(yàn)的積累，導(dǎo)致流量計(jì)測(cè)量值與實(shí)際值不符的故障，大體上可歸納成以下幾個(gè)方面：
①變送器設(shè)定值不正確。此類故障需復(fù)核流量計(jì)傳感器型號(hào)、口徑、量程和計(jì)量單位等設(shè)定值，并用模擬信號(hào)器檢查轉(zhuǎn)換器零點(diǎn)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(shè)計(jì)安裝不當(dāng)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(shí)核查電纜線的長(zhǎng)度是否超出了電纜*長(zhǎng)長(zhǎng)度要求，導(dǎo)致信號(hào)衰減。
④傳感器極間電阻變化或電極絕緣下降，導(dǎo)致流量計(jì)測(cè)量值與實(shí)際值不符?？捎萌f用表在充滿液體時(shí)測(cè)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(cè)量管系是否存在未納入考核的流入/流出管道，同時(shí)確定流量計(jì)間閥門是否緊閉。
3、結(jié)語(yǔ)
通過流量計(jì)檢測(cè)工藝管道流量數(shù)據(jù)，已成為紹興污水處理廠進(jìn)行水量控制的主要手段。在十多年的運(yùn)行過程中，不斷總結(jié)流量計(jì)的使用經(jīng)驗(yàn)，提高維修技能水平，建立健全運(yùn)行維護(hù)管理制度，流量計(jì)的設(shè)備完好率得到了顯著的提高，并有效地降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，為污水處理智能化控制運(yùn)行提供了有力的保障。