自動化儀表在水處理系統(tǒng)中的應用
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c. 電容式液位計
在容器內插入電極，當液位變化時，電極內部介質改變，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換成標準化的直流電信號。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，結構簡單、可靠；精確度高；檢測端消耗電能小，動態(tài)響應快；維護方便，壽命長。缺點是被測液體的介電常數不穩(wěn)定會引起誤差。電容式液位計一般用于調節(jié)池、清水池等的液位測量。
當測量范圍不超過2m時，采用棒狀、板狀、同軸電極；當超過2m時，采用纜式電極。當被測介質為水時，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，以達到提高生產自動化水平，改善生產工藝條件，提高產品質量和產量的目的。另一種用于流量的計量，不僅計量產品的產量，還是供水企業(yè)主要技術經濟指標計算的依據。在供水企業(yè)最主要的8項經濟指標中，有3項指標是以流量計測量的數據為基礎的。
流量計的選型應考慮以下因素：
(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)根據行業(yè)要求，流量計的準確度應不低于2.5級。
(4)安裝現場條件應滿足所選流量計對直管段的要求。
(5)所選流量計應能適應安裝現場環(huán)境條件如溫度、濕度、電磁干擾等。
(6)所選流量計應能適用于待測的液體介質。
目前，在給水工程設計中，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用法拉弟電磁感應定律，由傳感器和轉換器組成。
在測量中，液體本身為導體，磁場通過安裝在管路中的兩個線圈產生。線圈由交流或直流電源勵磁，磁場作用于管道內流動的液體，在管道中產生一個與被測流體平均流速V相對應的電壓，且該電壓與流體的流速分布無關。
與管道絕緣的兩個電極監(jiān)測液體的感應電壓。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。
(5)與流速分布無關。
(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，輸出為標準化信號，可方便地進入自控系統(tǒng)。
(8)變送器導管內壁有襯里材料，具備良好的耐腐、耐磨性。
(9)轉換器體積小，消耗功率小，抗干擾性能強，便于現場觀察。
應用于水處理系統(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)，防止顆粒雜質沉積，影響電極工作。測量管內應為滿管，不允許大量氣泡通過傳感器，當不能滿足條件時，應采取相應措施。
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，傳感器應有良好的單獨接地線，且接地電阻應小于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壁和外壁之間是絕緣的，被測介質沒有接地電位，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使用以來，效果一直較好。
轉換器應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，由于電子技術的發(fā)展，超聲流量計才得以應用于流量測量。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)射到接收而產生的時間差，據此測出流速。
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)不受流體參數影響。
(6)輸出標準化直流信號，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、管道內壁結垢、防腐層均勻與否，這些因素對測量結果影響很大。另據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，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，按周期送國家認證單位進行校準，作為企業(yè)的標準器具，再用比對的方式定期檢測在線流量計。這需要設計人員在設計時應根據使用單位要求，考慮將來生產管理的需要，預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，還應如圖1所示預留出便攜式流量計測量的空間。
圖1 便攜式流量計預留測量空間示意圖
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