摘(zhai)要：針(zhen)對大(da)口徑(jing)流量(liang)計 的(de)現場(chang)量值(zhi)溯源(yuan)，結合(he)實例(li)，設計(ji)了一(yi)套指(zhi)導換(huan)能器(qi)❄️現✂️場(chang)安裝(zhuang)的輔(fu)尺，較(jiao)好地(di)解決(jue)了直(zhi)徑測(ce)量不(bu)準、換(huan)能器(qi)定位(wei)問🍉題(ti);提出(chu)了針(zhen)對檢(jian)測井(jing)、流量(liang)計上(shang)遊處(chu)理、管(guan)道安(an)裝🈲等(deng)三個(ge)方面(mian)的設(she)計建(jian)議，可(ke)爲污(wu)水處(chu)理工(gong)藝📱設(she)計和(he)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)量值(zhi)溯📞源(yuan)提供(gong)有益(yi)的指(zhi)導與(yu)幫助(zhu)。
0引言(yan)
　　大口(kou)徑流(liu)量計(ji)在水(shui)資源(yuan)計量(liang)場合(he)應用(yong)非常(chang)多， 電(dian)磁流(liu)量計(ji) 因其(qi)無壓(ya)力損(sun)失且(qie)不受(shou)管道(dao)内流(liu)體密(mi)度、溫(wen)度等(deng)🛀🏻因素(su)的影(ying)響，成(cheng)爲污(wu)水處(chu)理企(qi)業的(de)首選(xuan)”。用于(yu)污水(shui)計量(liang)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)☁️口徑(jing)多爲(wei)1000mm以上(shang)口，貿(mao)易結(jie)算量(liang)和涉(she)及🔅金(jin)額巨(ju)大田(tian)由于(yu)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)後一(yi)🎯般無(wu)備用(yong)🛀管路(lu)“,無法(fa)拆卸(xie)送檢(jian)，多數(shu)情況(kuang)下隻(zhi)能采(cai)🌈用外(wai)夾式(shi)超💃聲(sheng)流量(liang)計進(jin)🐪行現(xian)場校(xiao)準。
　　在(zai)校準(zhun)過程(cheng)中，難(nan)免會(hui)遇到(dao)現場(chang)檢測(ce)條件(jian)不足(zu)的情(qing)況，包(bao)括檢(jian)測井(jing)空間(jian)或前(qian)後直(zhi)管段(duan)不足(zu)，換能(neng)器💜定(ding)位不(bu)準，流(liu)量計(ji)不滿(man)管和(he)介質(zhi)氣泡(pao)多等(deng)問題(ti)。本文(wen)将針(zhen)對.上(shang)述問(wen)題進(jin)行研(yan)究并(bing)提出(chu)設計(ji)建議(yi)。
1現場(chang)校準(zhun)方法(fa)
1.1 外夾(jia)式超(chao)聲流(liu)量計(ji) 工作(zuo)原理(li)
　　超聲(sheng)波流(liu)量計(ji) 以測(ce)量聲(sheng)波在(zai)流動(dong)介質(zhi)中傳(chuan)播的(de)時間(jian)與流(liu)速的(de)關系(xi)爲原(yuan)理❄️。如(ru)圖1所(suo)示，A和(he)B爲換(huan)能器(qi),L爲聲(sheng)道長(zhang)度,D爲(wei)管道(dao)外徑(jing),h爲管(guan)壁厚(hou)💔度.`?爲(wei)超聲(sheng)流量(liang)計測(ce)得的(de)管道(dao)👈平均(jun)流速(su)。通過(guo)D與h可(ke)得🎯到(dao)管道(dao)過流(liu)面積(ji)s,其計(ji)算公(gong)✉️式如(ru)式(1)，體(ti)積流(liu)量qv如(ru)式(2)


1.2标(biao)準器(qi)
　　用作(zuo)标準(zhun)器的(de)外夾(jia)式超(chao)聲流(liu)量計(ji)精度(du)等級(ji)較高(gao),多爲(wei)0.5級，一(yi)般需(xu)送至(zhi)權威(wei)檢定(ding)機構(gou)在實(shi)驗室(shi)條件(jian)♌下進(jin)‼️行标(biao)㊙️定。
2換(huan)能器(qi)定位(wei)方法(fa)的研(yan)究
　　換(huan)能器(qi)安裝(zhuang)位置(zhi)的正(zheng)确與(yu)否直(zhi)接關(guan)系到(dao)測量(liang)結果(guo),難🈚點(dian)有兩(liang)個:一(yi)是兩(liang)個換(huan)能器(qi)之間(jian)的連(lian)線應(ying)與管(guan)道中(zhong)心軸(zhou)線☀️平(ping)行;二(er)是确(que)定平(ping)均管(guan)徑位(wei)置。如(ru)圖2所(suo)示,管(guan)道口(kou)徑爲(wei)DN1800.以2聲(sheng)程V法(fa)測量(liang)爲例(li)🏃‍♀️。AB爲超(chao)聲流(liu)量計(ji)給出(chu)的👌兩(liang)個換(huan)能🍉器(qi)之間(jian)的安(an)裝距(ju)離(1325mm)。在(zai)實際(ji)安👌裝(zhuang)過程(cheng)中，如(ru)✂️果沒(mei)有其(qi)它的(de)輔助(zhu)手段(duan)⛱️，難以(yi)做到(dao)AB連線(xian)與管(guan)道中(zhong)心軸(zhou)線平(ping)行。假(jia)若♋偏(pian)離角(jiao)α爲1°,右(you)側換(huan)能器(qi)的偏(pian)離距(ju)離近(jin)似等(deng)于🌈弧(hu)長B′B,B′B=11.5mm。若(ruo)管道(dao)口徑(jing)爲DN2000，以(yi)表1中(zhong)最長(zhang)換能(neng)器安(an)裝間(jian)距計(ji)算，AB=2984mm,則(ze)B′B=26mm,對測(ce)量結(jie)果将(jiang)帶來(lai)不可(ke)忽👅略(lue)的影(ying)響。

　　由(you)于待(dai)測管(guan)徑巨(ju)大，管(guan)道截(jie)面爲(wei)非标(biao)準圓(yuan)形。以(yi)DN1800管道(dao)爲例(li)，不同(tong)位置(zhi)的外(wai)徑最(zui)大可(ke)差35mm,極(ji)限情(qing)況下(xia),若傳(chuan)感器(qi)安裝(zhuang)位置(zhi)的直(zhi)徑與(yu)平均(jun)直徑(jing)的差(cha)值恰(qia)好爲(wei)外徑(jing)最大(da)差即(ji)35mm,僅截(jie)面面(mian)積一(yi)項帶(dai)來的(de)誤差(cha)就達(da)3.8%。，傳統(tong)的圍(wei)尺測(ce)量直(zhi)徑的(de)方法(fa)獲得(de)的是(shi)平均(jun)管徑(jing)，但無(wu)法指(zhi)🐇導檢(jian)測人(ren)員🌏将(jiang)換能(neng)器安(an)裝在(zai)平均(jun)管徑(jing)位置(zhi);即使(shi)在換(huan)能器(qi)之間(jian)增加(jia)滑軌(gui)，也隻(zhi)能保(bao)證💰換(huan)能器(qi)安裝(zhuang)間距(ju)準确(que)，不能(neng)保證(zheng)換能(neng)器連(lian)線的(de)投影(ying)與軸(zhou)線平(ping)行。因(yin)此,本(ben)文設(she)計了(le)一套(tao)🐆便于(yu)攜帶(dai)、易于(yu)現場(chang)組裝(zhuang)的輔(fu)助設(she)備即(ji)輔尺(chi),用于(yu)定位(wei)、安裝(zhuang)換能(neng)器，基(ji)本結(jie)構如(ru)圖3、圖(tu)4所☀️示(shi)。輔尺(chi)測量(liang)管徑(jing)範圍(wei):800~2200mm,其主(zhu)尺測(ce).量不(bu)确定(ding)度U=0.5mm(k=2)。能(neng)夠測(ce)量管(guan)道截(jie)面任(ren)意位(wei)置✔️的(de)外徑(jing),保證(zheng)換能(neng)器連(lian)線平(ping)行于(yu)管道(dao)軸心(xin)，較好(hao)地解(jie)決換(huan)能🈲器(qi)安裝(zhuang)位置(zhi)不精(jing)準帶(dai)來的(de)🐆問題(ti),盡可(ke)能地(di)降低(di)測量(liang)過程(cheng)中的(de)人爲(wei)影響(xiang),實用(yong)性強(qiang)。


3排水(shui)設施(shi)的設(she)計
3.1檢(jian)測井(jing)的設(she)計
　　一(yi)般情(qing)況下(xia),污水(shui)排放(fang)管道(dao)及用(yong)于計(ji)量的(de)大口(kou)徑流(liu)🈲量計(ji)均🎯置(zhi)于地(di)下。現(xian)場校(xiao)準需(xu)有檢(jian)測井(jing)才能(neng)正🈲常(chang)進行(hang)。由于(yu)外夾(jia)式超(chao)聲流(liu)量計(ji)不能(neng)獲得(de)流體(ti)剖面(mian)的信(xin)息，并(bing)受📱流(liu)速不(bu)對稱(cheng)和🌈流(liu)态變(bian)化影(ying)響，易(yi)産生(sheng)測量(liang)誤差(cha)121。爲盡(jin)量🔞減(jian)小流(liu)體擾(rao)動帶(dai)來的(de)影響(xiang)，現場(chang)測量(liang)時應(ying)選取(qu)較長(zhang)的♉前(qian)後直(zhi)管段(duan)進行(hang)檢測(ce)，因此(ci)，檢測(ce)井的(de)位✍️置(zhi)選取(qu)十分(fen)重✔️要(yao)，一般(ban)靠近(jin)流量(liang)計的(de).上遊(you)位置(zhi).直管(guan)段盡(jin)量保(bao)證至(zhi)少前(qian)10D後5D(D爲(wei)管道(dao)公👉稱(cheng)通徑(jing)),若上(shang)遊存(cun)在泵(beng)或彎(wan)頭、閥(fa)門時(shi),應盡(jin)可能(neng)地延(yan)長直(zhi)管💁段(duan)的距(ju)離13,控(kong)制在(zai)20D以，上(shang)。
　　通常(chang)井底(di)離管(guan)底不(bu)少于(yu)0.2m,兩側(ce)井壁(bi)距管(guan)壁不(bu)少于(yu)🈲1m。對于(yu)檢測(ce)井的(de)長度(du)，當管(guan)徑範(fan)圍爲(wei)DN1000~DN2000時，以(yi)FLEXIM601超聲(sheng)流量(liang)計爲(wei)例，配(pei)套CDK型(xing)換能(neng)🔞器，分(fen)别采(cai)用V法(fa)和Z法(fa)以及(ji)不同(tong)的聲(sheng)程測(ce)量時(shi),換能(neng)器的(de)安裝(zhuang)間距(ju)如表(biao)1所示(shi)，其範(fan)圍對(dui)應管(guan)😘道内(nei)徑約(yue)爲0.27D~1.5D.考(kao)慮現(xian)場檢(jian)測的(de)🔱人員(yuan)活動(dong)空間(jian)，因此(ci)檢測(ce)井長(zhang)度以(yi)2D爲宜(yi)。
3.2流量(liang)計.上(shang)遊處(chu)理設(she)計
　　在(zai)排水(shui)管道(dao)中由(you)于管(guan)道落(luo)差較(jiao)大，按(an)正常(chang)管道(dao)坡度(du)無法(fa)滿足(zu)設計(ji)要求(qiu)時，會(hui)采取(qu)建設(she)跌水(shui)井來(lai)滿足(zu)設計(ji)方案(an),同時(shi)還起(qi)到穩(wen)流和(he)排氣(qi)的作(zuo)用。但(dan)若設(she)計考(kao)慮不(bu)周🌐，水(shui)流經(jing)過跌(die)水井(jing)後.上(shang)✨遊帶(dai)來的(de)大量(liang)氣泡(pao)依然(ran)會存(cun)在甚(shen)至增(zeng)加，導(dao)緻流(liu)量♉計(ji)無法(fa)正常(chang)工作(zuo)。以長(zhang)🔞沙嶽(yue)麓某(mou)污水(shui)處理(li)廠爲(wei)例，如(ru)圖5所(suo)示☔，該(gai)跌水(shui)井尺(chi)寸爲(wei)4m×3m×5m,流量(liang)計爲(wei)DN1800電😄磁(ci)流量(liang)計。.上(shang)遊水(shui)源含(han)有大(da)量🧡氣(qi)泡,流(liu)速約(yue)1.2m/s,水🤟流(liu)方向(xiang)如箭(jian)頭所(suo)示，從(cong)入✨口(kou)處直(zhi)沖下(xia)遊管(guan)道入(ru)口,夾(jia)帶大(da)量新(xin)🏃🏻‍♂️産生(sheng)的氣(qi)泡💜進(jin)入測(ce)量管(guan)道,導(dao)緻電(dian)磁流(liu)量計(ji)數據(ju)極不(bu)穩定(ding)，外夾(jia)式超(chao)聲流(liu)量計(ji)無論(lun)采用(yong)V法還(hai)是Z法(fa),均無(wu)法獲(huo)取🌈測(ce)量信(xin)号，無(wu)法進(jin)行校(xiao)準工(gong)作。

　　檢(jian)測人(ren)員建(jian)議污(wu)水處(chu)理廠(chang)對跌(die)水井(jing)進行(hang)改造(zao)，如📞圖(tu)6所示(shi)🌏，在井(jing)中部(bu)增加(jia)一道(dao)鋼制(zhi)擋水(shui)闆，厚(hou)度爲(wei)5mm,鋼闆(pan)采用(yong)Q235C鋼材(cai),槽🍓鋼(gang)采用(yong)熱軋(zha)普通(tong)槽鋼(gang)(型号(hao)6.3),井壁(bi)預❓埋(mai)件施(shi)工采(cai)用植(zhi)筋處(chu)💔理,鋼(gang)筋采(cai)用HRB400。擋(dang)闆底(di)部在(zai)下遊(you)入口(kou)中心(xin)線位(wei)置，擋(dang)闆距(ju)離右(you)壁約(yue)1.5m。改造(zao)後，上(shang)遊水(shui)流沖(chong)擊在(zai)擋闆(pan)處，起(qi)到了(le)良好(hao)的排(pai)氣和(he)穩流(liu)作🏃‍♂️用(yong)。再次(ci)測量(liang)時,超(chao)聲流(liu)量計(ji)信号(hao)正常(chang)，被測(ce)電磁(ci)流量(liang)計示(shi)值穩(wen)定,較(jiao)好地(di)解決(jue)了現(xian)場污(wu)水的(de)計量(liang)和流(liu)量計(ji)的量(liang)值溯(su)源👣問(wen)題。



3.3管(guan)道設(she)計
　　爲(wei)保證(zheng)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)正常(chang)計量(liang)，其前(qian)後直(zhi)管段(duan)、介❄️質(zhi)滿管(guan)、不能(neng)存氣(qi)等要(yao)求是(shi)需要(yao)滿足(zu)的。但(dan)現場(chang)安裝(zhuang)條件(jian)各👅不(bu)相同(tong)，針對(dui)不🧑🏽‍🤝‍🧑🏻同(tong)情況(kuang)，從正(zheng)确計(ji)量的(de)角度(du)出發(fa),本文(wen)提出(chu)了兩(liang)種管(guan)道鋪(pu)設及(ji)流量(liang)計安(an)裝的(de)建議(yi),分别(bie)如圖(tu)7和圖(tu)8所示(shi)。管道(dao)直徑(jing)爲D,跌(die)水井(jing)長度(du)爲L，配(pei)置擋(dang)🈲水牆(qiang)，擋水(shui)牆底(di)部距(ju)井底(di)約0.5D,牆(qiang)體距(ju)離右(you)壁約(yue)0.4L,;排污(wu)排氣(qi)井爲(wei)正方(fang)形,尺(chi)寸爲(wei)1.5D×1.5D.即圖(tu)示L2=1.5D.内(nei)置📐擋(dang)水牆(qiang),擋水(shui)牆頂(ding)與.上(shang)遊㊙️管(guan)頂平(ping)齊，牆(qiang)體距(ju)離右(you)壁約(yue)0.4L2。
　　圖7爲(wei)場地(di)空間(jian)較充(chong)裕時(shi)，流量(liang)計所(suo)在的(de)管道(dao)較長(zhang),管道(dao)🚩的水(shui)平夾(jia)角較(jiao)小，約(yue)爲5°。圖(tu)8則爲(wei)場地(di)空間(jian)較小(xiao)時的(de)類U型(xing)設計(ji)🌏，流量(liang)計在(zai)底部(bu)，所在(zai)管道(dao)的水(shui)平夾(jia)😍角約(yue)8°~10°,出口(kou)夾角(jiao)爲120°~135°。
4總(zong)結
1)本(ben)文設(she)計的(de)用于(yu)換能(neng)器安(an)裝的(de)輔尺(chi)，結構(gou)簡單(dan),便🌈于(yu)攜帶(dai)，能💃幫(bang)🏃🏻‍♂️助檢(jian)測人(ren)員提(ti)升管(guan)徑測(ce)量和(he)換能(neng)器🈲定(ding)位水(shui)平，提(ti)高了(le)測♋量(liang)工作(zuo)效率(lü)，并通(tong)過現(xian)場實(shi)驗✏️驗(yan)證了(le)該方(fang)法良(liang)好的(de)♌使用(yong)效果(guo)。該工(gong)裝的(de)主尺(chi)爲全(quan)鋼材(cai)質，重(zhong)量較(jiao)大,可(ke)進一(yi)步研(yan)究精(jing)簡🥰結(jie)構和(he)重量(liang)的方(fang)法。
2)大(da)口徑(jing)流量(liang)計的(de)正常(chang)工作(zuo)和現(xian)場量(liang)值溯(su)源會(hui)受🔞到(dao)安裝(zhuang)位置(zhi)💋和上(shang)、下遊(you)工況(kuang)條件(jian)的影(ying)響.這(zhe)些問(wen)題需(xu)要在(zai)設計(ji)階段(duan)就進(jin)行考(kao)慮并(bing)解決(jue),一旦(dan)施工(gong)完成(cheng)再改(gai)🈚進則(ze)成本(ben)巨大(da)且不(bu)一定(ding)能達(da)到預(yu)期的(de)效果(guo)。本文(wen)針🐪對(dui)檢測(ce)井、流(liu)量計(ji)上遊(you)處理(li)、管道(dao)安裝(zhuang)等三(san)個方(fang)面提(ti)出的(de)設計(ji)建議(yi)，可爲(wei)污水(shui)處理(li)及水(shui)資源(yuan)計量(liang)提供(gong)一定(ding)的參(can)考。

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