自動化儀表在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
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c. 電容式液位計
在容器內(nèi)插入電極，當(dāng)液位變化時，電極內(nèi)部介質(zhì)改變，電極間(或電極與容器壁之間)的電容也隨之變化，該電容量的變化再轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化的直流電信號。其精確度為±(0.5~1.5)%。
電容式液位計具有以下優(yōu)點：傳感器無機械可動部分，結(jié)構(gòu)簡單、可靠；精確度高；檢測端消耗電能小，動態(tài)響應(yīng)快；維護方便，壽命長。缺點是被測液體的介電常數(shù)不穩(wěn)定會引起誤差。電容式液位計一般用于調(diào)節(jié)池、清水池等的液位測量。
當(dāng)測量范圍不超過2m時，采用棒狀、板狀、同軸電極；當(dāng)超過2m時，采用纜式電極。當(dāng)被測介質(zhì)為水時，采用帶絕緣層(可用聚乙烯)的電極。
d. 超聲液位計
超聲液位計的傳感器由一對發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對液面發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來，被接收換能器接收。根據(jù)發(fā)射至接收的時間可確定傳感器與液面之間的距離，即可換算成液位。其精確度為±0.5%。
這種液位計無機械可動部分，可靠性高，安裝簡單、方便，屬于非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響，因此多用于藥池、藥罐、排泥水池等的液位測量。但此種方法有一定的盲區(qū)，且價格較貴。
3. 流量測量
流量測量分為兩種，一種用于流量檢測，參與過程控制，以達到提高生產(chǎn)自動化水平，改善生產(chǎn)工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。另一種用于流量的計量，不僅計量產(chǎn)品的產(chǎn)量，還是供水企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算的依據(jù)。在供水企業(yè)最主要的8項經(jīng)濟指標(biāo)中，有3項指標(biāo)是以流量計測量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。
流量計的選型應(yīng)考慮以下因素：
(1)任何型號的流量計都必須有國家計量部門檢定的證書方可選用。
(2)流量計本身的壓力損失要小。
(3)根據(jù)行業(yè)要求，流量計的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于2.5級。
(4)安裝現(xiàn)場條件應(yīng)滿足所選流量計對直管段的要求。
(5)所選流量計應(yīng)能適應(yīng)安裝現(xiàn)場環(huán)境條件如溫度、濕度、電磁干擾等。
(6)所選流量計應(yīng)能適用于待測的液體介質(zhì)。
目前，在給水工程設(shè)計中，采用最多的是電磁流量計和超聲流量計。
a. 電磁流量計
電磁流量計的原理是應(yīng)用法拉弟電磁感應(yīng)定律，由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。
在測量中，液體本身為導(dǎo)體，磁場通過安裝在管路中的兩個線圈產(chǎn)生。線圈由交流或直流電源勵磁，磁場作用于管道內(nèi)流動的液體，在管道中產(chǎn)生一個與被測流體平均流速V相對應(yīng)的電壓，且該電壓與流體的流速分布無關(guān)。
與管道絕緣的兩個電極監(jiān)測液體的感應(yīng)電壓。磁場方向、流體流向及兩個檢測電極的相對位置三者互相垂直。
電磁流量計的優(yōu)點：
(1)測量不受被測液體的溫度、壓力或粘度的影響。
(2)沒有壓力損失。
(3)能連續(xù)測量，測量精確度高。
(4)口徑范圍和測量范圍大，測量范圍連續(xù)可調(diào)。
(5)與流速分布無關(guān)。
(6)前后直管段較短，前置直管段為5D(D為儀表的直徑)，后置直管段為3D。
(7)穩(wěn)定性好，輸出為標(biāo)準(zhǔn)化信號，可方便地進入自控系統(tǒng)。
(8)變送器導(dǎo)管內(nèi)壁有襯里材料，具備良好的耐腐、耐磨性。
(9)轉(zhuǎn)換器體積小，消耗功率小，抗干擾性能強，便于現(xiàn)場觀察。
應(yīng)用于水處理系統(tǒng)的電磁流量計的襯里材料多選用氯丁橡膠，因其有較好的耐磨性。安裝時應(yīng)注意遠離外界的電磁場源，以免影響傳感器的工作磁場及流量信號，傳感器水平安裝時，要求兩個電極的中心軸線處于水平狀態(tài)，防止顆粒雜質(zhì)沉積，影響電極工作。測量管內(nèi)應(yīng)為滿管，不允許大量氣泡通過傳感器，當(dāng)不能滿足條件時，應(yīng)采取相應(yīng)措施。
為使儀表可靠地工作，提高測量精確度，不受外界寄生電勢的干擾，傳感器應(yīng)有良好的單獨接地線，且接地電阻應(yīng)小于10Ω，尤其是安裝在陰極保護管道上時。如在天津水源廠出廠干管上安裝的電磁流量計，由于管道采用了陰極保護，防護電解腐蝕的管道內(nèi)壁和外壁之間是絕緣的，被測介質(zhì)沒有接地電位，所以，將傳感器接地環(huán)裝在傳感器的兩個端面上，與連接管道的法蘭絕緣。傳感器與接地環(huán)用接地線相連，并引至接地極。管道法蘭之間用電纜相連但不連到傳感器上。法蘭連接螺栓用絕緣襯套和墊圈隔離。該電磁流量計自投產(chǎn)使用以來，效果一直較好。
轉(zhuǎn)換器應(yīng)安裝在符合其防護等級要求的場所，在滿足安裝環(huán)境、使用要求的前提下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離和連接電纜越短越好，以節(jié)約投資，減少可能產(chǎn)生的強電信號的干擾。
b. 超聲流量計
最近十幾年來，由于電子技術(shù)的發(fā)展，超聲流量計才得以應(yīng)用于流量測量。利用超聲流量計進行測量的方法有很多種，其中較為典型的是時差法和多普勒法。凈水廠多選用時差法流量計，其方法是在測量管道上安裝兩個換能器，因順流與逆流流速差別的影響，測量從發(fā)射到接收而產(chǎn)生的時間差，據(jù)此測出流速。
超聲流量計的主要優(yōu)點：
(1)安裝維護方便。隨著夾裝式傳感器的廣泛使用，在安裝和維護超聲流量計時不需在管道上打孔或切斷流量，就可在已存在的應(yīng)用場合很方便地進行安裝，尤其適用于大口徑管道檢測系統(tǒng)。
(2)口徑范圍大，且價格不受管徑影響。
(3)測量可靠性高。
(4)無壓力損失。
(5)不受流體參數(shù)影響。
(6)輸出標(biāo)準(zhǔn)化直流信號，可方便地進入自控系統(tǒng)。
選用超聲流量計要特別注意傳感器的安裝誤差、管道內(nèi)壁結(jié)垢、防腐層均勻與否，這些因素對測量結(jié)果影響很大。另據(jù)超聲流量計的測量原理，只有流速分布均勻時才能保證測量的精確度，所以在流量計的上下游要有足夠的直管段，參考各種資料及流量計的使用手冊，要求上游最少不小于10D，下游大于5D。
由于自來水行業(yè)為連續(xù)生產(chǎn)，進行不間斷計量是極為重要的，所以一般安裝于管道上的流量計不能經(jīng)常拆卸送檢，一般做法是采用精確度較高的便攜式超聲流量計，按周期送國家認(rèn)證單位進行校準(zhǔn)，作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)器具，再用比對的方式定期檢測在線流量計。這需要設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)使用單位要求，考慮將來生產(chǎn)管理的需要，預(yù)留出比對測量的空間，以方便用戶，即將流量計井做得稍大一些，除安裝固定式流量計外，還應(yīng)如圖1所示預(yù)留出便攜式流量計測量的空間。
圖1 便攜式流量計預(yù)留測量空間示意圖
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