摘要：針對大口(kǒu)徑流量計 的現(xiàn)場量值溯源，結(jié)合實例，設計了(le)一套指導換能(neng)器現場安裝的(de)輔尺，較好地解(jiě)決了直徑測量(liàng)不準、換能器定(ding)位問題;提出了(le)針對檢測井、流(liu)量計上遊處理(li)、管道安裝等三(san)個方面的設計(jì)建議，可爲污水(shui)🔞處理工藝設計(ji)和大口徑流量(liang)計量值溯源提(ti)供有☂️益的指導(dao)與幫助。
0引言
　　大(da)口徑流量計在(zai)水資源計量場(chǎng)合應用非常多(duo)， 電磁流量計 因(yin)其無壓力損失(shi)且不受管道内(nèi)流體密度、溫度(du)等因素的🚩影響(xiang)🔞，成爲污水處理(li)企業的首選”。用(yong)于污水計量⛱️的(de)電磁流量計口(kǒu)徑多爲1000mm以上口(kǒu)，貿易結算量和(hé)涉及金額巨☔大(da)田由于大口徑(jing)流量計安裝後(hòu)一般無備用管(guan)路“,無法拆卸送(song)檢，多數情況下(xià)隻能采用外夾(jia)式超聲流量計(ji)進行現場校準(zhun)。
　　在校準過程中(zhōng)，難免會遇到現(xiàn)場檢測條件不(bú)足的情🔴況，包括(kuo)檢👈測井空間或(huò)前後直管段不(bú)足，換能器定位(wei)🛀🏻不準，流量計不(bu)滿管和介質氣(qi)泡多等問題。本(ben)文将針對.上述(shù)問題進行研究(jiū)并提出設計建(jian)議。
1現場校準方(fāng)法
1.1 外夾式超聲(shēng)流量計 工作原(yuán)理
　　超聲波流量(liàng)計 以測量聲波(bō)在流動介質中(zhōng)傳播的時間與(yu)流速的關系爲(wèi)原理。如圖1所示(shì)，A和B爲換能器,L爲(wei)聲道長度,D爲管(guan)道外徑📐,h爲管壁(bi)厚🔞度.`?爲超聲流(liú)量計測得的管(guǎn)道平均流速。通(tong)過D與h可得到管(guan)道過流面積s,其(qí)計算公式如式(shi)(1)，體積流量qv如式(shi)(2)


1.2标準器
　　用作标(biāo)準器的外夾式(shi)超聲流量計精(jīng)度等級較高,多(duo)㊙️爲0.5級👅，一般需送(song)至權威檢定機(ji)構在實驗室條(tiáo)件下進行标定(ding)。
2換能器定位方(fang)法的研究
　　換能(néng)器安裝位置的(de)正确與否直接(jie)關系到測量結(jié)果💚,難點有兩♊個(ge):一是兩個換能(néng)器之間的連線(xian)應與管道中心(xīn)軸線平行;二是(shì)确定平均管徑(jìng)位置。如圖❤️2所示(shì),管道口徑爲DN1800.以(yi)2聲程V法測量爲(wèi)例。AB爲超聲流量(liàng)㊙️計給出的兩個(gè)換能器之間的(de)安裝距離(1325mm)。在實(shi)際安💘裝過程中(zhong)，如果沒有其它(ta)的輔助手段，難(nan)以做到AB連🏃🏻‍♂️線與(yǔ)管道中⛷️心軸線(xiàn)平行。假若偏離(lí)角α爲1°,右側⭐換能(neng)♉器的偏離距離(li)近似等于弧長(zhǎng)B′B,B′B=11.5mm。若管道口徑爲(wei)DN2000，以表1中最長換(huàn)能器安裝間距(ju)計算，AB=2984mm,則B′B=26mm,對測🆚量(liang)結果将帶來不(bú)可忽㊙️略的影響(xiang)。

　　由于待測管徑(jing)巨大，管道截面(miàn)爲非标準圓形(xíng)。以DN1800管道☀️爲例，不(bú)同位置的外徑(jìng)最大可差35mm,極限(xian)情況下,若傳感(gǎn)器安裝位置的(de)直徑🔴與平均直(zhí)徑的差值恰好(hao)爲外徑最大差(cha)即35mm,僅截面面積(jī)一項帶㊙️來的誤(wu)差就達3.8%。，傳統的(de)圍尺測量直徑(jing)的方法獲得的(de)是平均管☁️徑，但(dàn)無法指導檢測(ce)人員将換能器(qi)安裝在平均管(guan)徑位置;即使⛱️在(zai)換能器之間增(zeng)🙇‍♀️加滑軌，也隻能(néng)保證換能器安(ān)裝間距準确，不(bú)能保證換能器(qi)連線的投影與(yu)軸線平行。因此(cǐ),本文設計了一(yi)套便🈲于攜帶、易(yi)于現場組裝的(de)輔助設☔備即輔(fu)尺,用于定位、安(ān)🈲裝換能器，基本(běn)結構如圖3、圖4所(suo)示。輔尺測量管(guǎn)徑範圍:800~2200mm,其主尺(chǐ)測.量不确定度(dù)U=0.5mm(k=2)。能夠測💘量管道(dao)截面任意位置(zhì)的外徑,保證換(huan)能器連線平行(hang)于管道軸心，較(jiao)好地✏️解決換能(neng)器安裝位置不(bu)精準帶來的問(wèn)題,盡可能地降(jiàng)低測量過程中(zhong)的人爲影響,實(shi)用性強。


3排水設(shè)施的設計
3.1檢測(ce)井的設計
　　一般(bān)情況下,污水排(pái)放管道及用于(yú)計量的大口徑(jing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量計均置于(yú)地下。現場校準(zhun)需有檢測井才(cai)能正常進行。由(yóu)于外夾式✂️超聲(sheng)流量計不能獲(huò)得流體剖面的(de)信息，并受流速(su)不對稱和流态(tai)變🏃化影響，易産(chǎn)生測量誤🏃差121。爲(wèi)盡量減小流體(ti)✏️擾動帶來的影(ying)響，現場測量時(shí)應🔞選取較長的(de)前後直管段進(jin)行檢測，因此，檢(jiǎn)測井的位置選(xuǎn)取十分重要，一(yi)般靠近流❓量計(ji)的.上遊位置.直(zhi)管段盡量保證(zhèng)至少前10D後5D(D爲管(guǎn)道公稱通徑),若(ruò)上遊存在泵或(huò)彎頭、閥門時,應(yīng)盡可能地延長(zhang)直管段的距離(li)13,控制在20D以，上。
　　通(tong)常井底離管底(di)不少于0.2m,兩側井(jing)壁距管壁不少(shao)于1m。對🔞于檢測井(jing)🛀🏻的長度，當管徑(jing)範圍爲DN1000~DN2000時，以FLEXIM601超(chāo)聲流量💋計爲例(lì)，配套CDK型換能器(qi)，分别采用V法和(hé)Z法以及不同🔆的(de)聲程測量時,換(huàn)能器的安裝間(jian)距如表1所示，其(qi)範圍對應管道(dao)内徑約爲0.27D~1.5D.考慮(lǜ)現場檢測的人(ren)員活動空間，因(yīn)此檢測井長度(dù)以2D爲宜。
3.2流量計(jì).上遊處理設計(ji)
　　在排水管道中(zhong)由于管道落差(cha)較大，按正常管(guan)道坡度無法🔞滿(mǎn)足設計要求時(shí)，會采取建設跌(die)水井來滿🌈足設(shè)計方案,同時還(hái)🔞起到穩流和排(pai)氣的作用。但若(ruo)設計考慮不周(zhou)，水流經過跌水(shui)井後.上遊帶來(lai)的大😍量氣泡依(yi)然會存在甚至(zhi)增加♈，導緻流量(liang)‼️計無法正😘常工(gōng)作。以長沙嶽麓(lù)某污水處理廠(chang)爲例，如圖5所示(shì)，該跌水井尺寸(cun)爲4m×3m×5m,流量計爲DN1800電(diàn)磁流量計。.上遊(you)水源含有大量(liàng)🛀🏻氣泡,流速約1.2m/s,水(shui)流方向如箭頭(tóu)所示，從入🔴口處(chu)直沖下遊管道(dao)入口,夾帶大量(liàng)新産生的氣泡(pào)進入測量管道(dào),導緻電🌈磁流量(liàng)計數據極不穩(wěn)定，外夾式超聲(shēng)流量計無論采(cǎi)用V法還是Z法,均(jun)無法獲取❓測量(liàng)信号，無法進行(háng)校準工作。

　　檢測(ce)人員建議污水(shui)處理廠對跌水(shuǐ)井進行改造，如(rú)圖6所㊙️示，在🔆井中(zhōng)部增加一道鋼(gang)制擋水闆，厚度(du)爲5mm,鋼闆采用Q235C鋼(gāng)材,槽鋼采用熱(re)軋普通槽鋼(型(xíng)号6.3),井壁預☂️埋件(jian)施工采用植筋(jīn)處理,鋼筋采用(yòng)HRB400。擋闆底部在下(xia)遊入口中🙇🏻心線(xiàn)位置，擋闆距離(li)右壁約1.5m。改造後(hòu)，上遊水流沖擊(ji)在擋闆處，起到(dào)了良好的排氣(qì)和穩流作用。再(zài)次測量時🔞,超聲(sheng)流量計信号正(zhèng)常，被測電磁流(liú)量計示值穩定(ding),較🙇‍♀️好地解🐇決了(le)現場污水的計(jì)量和㊙️流量計的(de)量值溯源問題(tí)。



3.3管道設計
　　爲保(bǎo)證大口徑流量(liàng)計正常計量，其(qi)前後直管段、介(jie)質🆚滿管、不能存(cun)氣等要求是需(xu)要滿足的。但現(xian)場安裝條🍉件各(gè)不相同，針對不(bu)🔱同情況，從正确(què)計量的角度出(chu)發,本文提出了(le)兩種管道🛀🏻鋪設(shè)及流量計安裝(zhuang)☎️的建議,分别如(ru)圖7和圖8所示。管(guǎn)道直徑爲D,跌水(shuǐ)井長度爲L，配置(zhi)擋水牆，擋水牆(qiang)🌍底部距井底約(yue)0.5D,牆體距離右壁(bi)約0.4L,;排污排氣井(jing)爲正方形,尺寸(cun)爲1.5D×1.5D.即圖示㊙️L2=1.5D.内置(zhì)擋水牆,擋水牆(qiang)頂與.上遊管頂(ding)平齊，牆體距離(li)右壁🌈約0.4L2。
　　圖7爲場(chang)地空間較充裕(yu)時，流量計所在(zài)的管道較長⁉️,管(guan)道的水平夾角(jiǎo)較小，約爲5°。圖8則(zé)爲場地空間較(jiào)小時的類U型設(she)計，流量🏃計在底(di)部，所在管道的(de)水平夾角約8°~10°,出(chū)口夾角🏃爲120°~135°。
4總結(jié)
1)本文設計的用(yòng)于換能器安裝(zhuāng)的輔尺，結構簡(jian)單,便于攜帶，能(neng)幫🔞助檢測人員(yuan)提升管徑測量(liàng)和換能器定位(wei)水平，提高了測(cè)量工作效率，并(bìng)通過現場實驗(yàn)🐅驗證了該方法(fa)良好的❄️使用效(xiào)果。該工裝的主(zhǔ)尺爲全鋼材質(zhi)👅，重量較大,可進(jin)一步研究精簡(jian)🌈結構和重量的(de)方法。
2)大口徑流(liú)量計的正常工(gōng)作和現場量值(zhí)溯源會受到安(an)🌈裝位置和上、下(xià)遊工況條件的(de)影響.這些問題(ti)需要在設計階(jie)段就進行考慮(lǜ)并解決,一旦施(shi)工完成再改進(jìn)則成💃本巨大且(qie)不一定能達到(dao)預期的效果。本(ben)文針對檢測井(jing)🐉、流量計上遊處(chu)理、管道安裝等(děng)🈲三個方面提出(chu)的設計建議，可(ke)爲污水💋處理及(ji)水資源計量提(tí)供一定的參考(kǎo)。

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