迪納聲插入式多普勒超聲流量計在污水流量計量方面的應用
摘要: 迪納聲插入式多普勒超聲流量計可在線安裝、維護，無須停線停產(chǎn)；探頭抗污物能力強，如出現(xiàn)污物粘結，也可在線拆卸清洗，從而能長期有效地測量污水流量，彌補了電磁流量計在運行一段時間后因為電極被非導電污物粘結而導致流量偏小或工作失效的缺陷。

關鍵詞：迪納聲，插入式，污水計量，多普勒 

 迪納聲插入式多普勒超聲流量計在污水流量計量方面的應用

1緒論

進廠污水的流量計量對污水處理廠非常重要，也是污水處理廠經(jīng)濟效益指標的一個關鍵數(shù)據(jù)，如何長期、有效地測量污水廠進廠污水流量，并保證儀表工作的穩(wěn)定是個相當頭疼的難題，迪納聲經(jīng)過多年的試驗和現(xiàn)場總結，研發(fā)了“迪納聲插入式多普勒超聲流量計”，很好地解決了以上難題。

2污水處理廠儀表使用概述

2.1污水處理行業(yè)流量儀表應用引述

絕大多數(shù)污水處理廠安裝的進廠污水計量表為電磁流量計，而且，大多是建廠時就已經(jīng)安裝。在生產(chǎn)投運開始幾年，電磁流量計都運行良好，但用戶發(fā)現(xiàn)，幾年后電磁流量計的讀數(shù)逐漸變小，而且有的電磁流量計直接不再工作。并不是電磁流量計質(zhì)量不可靠，而是電磁流量計的工作原理導致了這一現(xiàn)象。

電磁流量計的讀數(shù)是靠流量管內(nèi)的電極信號獲得，由于進廠污水比較臟污，污水中含有大量的粘性污物，在長期運行下，不可避免地會在電極上粘上污物，其中有些粘污物不導電，導致電極靈敏度降低甚至沒有，電磁流量計就不正?；虿还ぷ髁?。

這種情況一旦發(fā)生，用戶基本就束手無策了，因為進廠污水管道大多管徑很大，更換電磁流量計需要停產(chǎn)、拆卸吊裝，同時安裝井充滿污水，拆卸、安裝的工作量巨大。用戶只能讓電磁流量計“帶病”工作，或者靠泵的額定流量來“毛估估”。前幾年，也有插入式電磁流量計安裝使用，但只要是電磁流量計，仍然存在電極粘污的問題，問題其實一直懸而未決。 

2.2 迪納聲超聲流量計應用背景

迪納聲（DYNAMETERS）是國內(nèi)專業(yè)超聲流量計生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品有多普勒式和時差式兩大系列八個品種，我們一直非常關注進廠污水計量這個問題，經(jīng)過幾年的探索和研究，我們有了一個良好的解決方案。

在應用中*初采用的是外夾式多普勒超聲流量計，但一些用戶在使用后發(fā)現(xiàn)，外夾式多普勒超聲流量計運行一、二年后，也部分出現(xiàn)了靈敏度降低或讀數(shù)不穩(wěn)或無讀數(shù)的現(xiàn)象。對此，我公司技術人員認真分析后認為，并不是外夾式多普勒超聲流量計本身存在的問題，而是由于進廠污水的介質(zhì)特性和管道特性所致。原因之一是污水管道大多為鑄鐵管道，管材的均勻致密性差，不利于超聲波導聲；原因之二是污水管壁內(nèi)壁有粘污物或腐蝕物，且可能不均勻黏著，而且會越堆越厚，也不利于超聲波導聲；原因之三，進廠污水管道都在地下，安裝井在地下，傳感器有時會浸水工作，雖然傳感器本身是防水的，但導聲耦合劑浸水，而且有泥沙浸蝕，導致信號傳播失效。

為此我們研發(fā)了插入式多普勒超聲流量計，以避免以上三個問題的存在。

3迪納聲超聲流量計污水行業(yè)應用討論

3.1多普勒超聲流量計原理

超聲多普勒流量計是靠發(fā)射和接收液體中的超聲波信號來工作的。以外夾式多普勒超聲流量計為例，多普勒超聲流量計配有夾裝在充滿液體的管道兩側(cè)的兩個傳感器，每個傳感器含有壓電晶體，如圖3-1所示，傳感器發(fā)射一個超聲波信號，該信號穿過管壁進入液體介質(zhì)，一部分信號被液體中的懸浮固體顆粒、氣泡或流體擾動界面所反射，到達另一個傳感器后，信號處理單元電路對超聲波發(fā)射頻率與接收到的超聲波信號頻率進行比較，兩者之差，也即是多普勒頻移，正比于流體流速，即多普勒原理。如果液體沒有流動，也即零流動狀態(tài)，發(fā)射和接受信號是等同的，沒有多普勒頻移。

根據(jù)多普勒頻移原理可推導出流量公式[1]（式3-1）：

    （3-1）           

其中：qv=體積流量；

c1=傳播材料的聲速；

α=傳播波的角度；

K=校準因子；

Δƒ=多普勒頻率變化；

A=流通截面積；

ƒ1=聲波發(fā)射頻率；

插入式多普勒超聲流量計同外夾式多普勒超聲流量計原理，只是傳感器采用直接插入被測液體中（圖3-2），避免了耦合、管道材質(zhì)和內(nèi)壁粘污結垢等影響。

圖3-3 探頭插入示意圖

多普勒插入式傳感器可以兩側(cè)對應180°安裝或同側(cè)上下45°安裝，對于上下45°不便現(xiàn)場鉆孔插入的場合，也可以同側(cè)小角度安裝，如圖3-3所示。

3.2 迪納聲插入式多普勒超聲流量計特點

¨ 使用在線插入式安裝，開孔只需Ф20即可，用戶不需要停產(chǎn)，只需1-2時即可安裝好一臺流量計。

¨ 對于不能直接焊接的管道，如鑄鐵、水泥、PVC等管道，采用先固定抱箍，再在抱箍上焊接安裝底座的方式，在線插入安裝。

¨ 整個插入式傳感器采用IP68防護等級設計，可以水下工作，安裝井下雨積水不影響儀表正常工作。

¨ 迪納聲插入式多普勒超聲流量計僅插入管道內(nèi)壁，不會阻擋污物流動。

¨ 由于多普勒超聲波原理，接收的是超聲波散射信號，對粘污物不敏感，有別于電磁流量計，多普勒超聲流量計只要探頭粘著物均勻，均能發(fā)射和接收；而且由于是直接插入安裝，信號強度大大增強。一旦傳感器信號下降，就可以在線將傳感器拔出進行清洗。

¨ 由于傳感器插入管道內(nèi)，管道自然形成屏蔽，不受信號干擾等原因影響。

¨ 可以測量更低流速（0.2m/s），相比外夾式管外超聲流量計（下限0.5m/s）大大擴展了流量計的使用范圍，更適合進廠污水計量需要。

¨ 性價比優(yōu)越，大管徑安裝使用經(jīng)濟合算，用戶成本大大低于電磁流量計。

3.3迪納聲插入式多普勒超聲流量計安裝及應用范圍

迪納聲插入式多普勒超聲流量計具有更高的靈敏度，可以測量極低流速（低至0.2m/s）；被測介質(zhì)可以是紙漿、原始污水以及固體顆粒低于25%的混合液體；不怕污物粘結，長期使用后如探頭出現(xiàn)靈敏度降低的情況，可對其拆卸清洗；探頭插入深度小，基本不影響流體在管道內(nèi)的流速分布；安裝簡單易行，不必象時差式超聲流量計計算安裝距離即無需**定位。。

3.4迪納聲插入式多普勒超聲流量計現(xiàn)場應用

目前迪納聲插入式多普勒超聲流量計已在污水處理行業(yè)已得到較多應用。

典型案例——無錫市蘆村污水處理廠現(xiàn)場應用：

無錫市蘆村污水處理廠坐落在無錫市西南郊京杭大運河畔,占地245畝,是目前江蘇省較大型的污水處理廠。2004年又以**的廠區(qū)環(huán)境，高質(zhì)量的運行管理，被中國市政工程協(xié)會評為“國內(nèi)十佳城市污水處理廠”。溫**總理在2001年和2007年曾兩次視察該廠。

客戶起初采用的是北京某廠家提供的外夾式多普勒超聲流量計，開始運行還可以，運行至一、二年后，發(fā)現(xiàn)儀表靈敏度降低或讀數(shù)不穩(wěn)或沒有讀數(shù)。分析原因是外夾式傳感器長期浸水工作，導聲耦合劑浸水，而且有泥沙侵蝕，另管道表面本身腐銹等均導致了超聲波傳輸信號衰減，儀表工作不正常。

針對以上情況，我們向客戶推薦了迪納聲插入式多普勒超聲流量計，并采用了在線抱箍式安裝技術，解決了客戶的難題?？蛻衄F(xiàn)場管道內(nèi)有時會有氣體，造成管道不滿管，流量信號不穩(wěn)定，我們?yōu)榭蛻舭惭b了自動排氣裝置。

2010年3月，我公司的兩臺多普勒插入式超聲流量計在該廠成功使用。

圖2-3 多普勒插入式超聲流量計安裝現(xiàn)場

安裝點是污水廠進水管道，應用工況：

（1） 管道口徑DN1000，材質(zhì)鑄鐵。

（2） 流速較低，0.2～0.6m/s的流速。

（3） 安裝在窨井下，經(jīng)常有水淹埋。

在實際的現(xiàn)場應用中，迪納聲插入式多普勒超聲流量計運行狀況良好，很好地解決了大管道污水計量測不好、不好拆卸維護的老大難問題。

4結論

迪納聲插入式多普勒超聲流量計還在光大（淄博）水務、濟南鋼鐵、蘇州吳中污水廠、北京清河污水廠、海門污水處理廠、齊魯石化煉油廠、安慶石化等得到了應用，這些工廠有的流量計已運行兩年多，運行狀態(tài)良好。

迪納聲插入式多普勒超聲流量計不僅適合于污水處理廠的進廠污水計量改造，也適合于新建污水處理廠的進廠污水計量。對于石化、冶金等行業(yè)的管道污水流量計量也同樣適用。

迪納聲插入式多普勒超聲流量計在污水流量計量方面的應用