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水处理系统常用仪表在选型及设计中应注意的问题


水处理系统常用仪表在选型及设计中应注意的问题
1. 仪表选配的一般要求
(1)精确度:是指在正常使用条件下,仪表测量结果的准确程度,误差越小,精确度越高。
生产过程物理检测仪表的精确度为±1%,水质分析仪表的精1f77确度为±2%(测高浊水的浊度仪的精确度为±5%)。
(2)响应时间:当对被测量进行测量时,仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来,这段时间即为仪表的响应时间。一只仪表能不能尽快反应出参数变化的情况,是很重要的指标。对水质分析仪表要求的响应时间应不超过3min。
(3)输出信号:仪表的模拟输出应是4~20mADC信号,负载能力不小于600Ω。
(4)仪表的防护等级应满足所在环境的要求,一般应不低于IP65,用于药剂投加系统的检测仪表要求能耐腐蚀。
(5)四线制的仪表电源多为220VAC、50Hz,两线制的仪表电源为24VDC。
(6)现场监测仪表宜选用数显仪。
(7)仪表的工作电源应独立,不应和计算机共用电源,以保证发生故障和检修时电源互不干扰,使各自都能稳定可靠地运行。
(8)为使计算机能检测到电压互感器和电流互感器的异常信号并报警,设计选配的电压及电流变送器的输入信号应比电流及电压互感器大,即分别为0~6A及0~120V。
(9)应选择能够提供可靠服务和有丰富经验的仪表生产厂商。
2. 水位测量
选择液位计时应考虑以下因素:(1)测量对象,如被测介质的物理和化学性质,以及工作压力和温度、安装条件、液位变化的速度等;(2)测量和控制要求,如测量范围、测量(或控制)精确度、显示方式、现场指示、远距离指示、与计算机的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。
给水工程中常用的液位计及选型要点如下:
a. 浮球式液位计
在液体中放入一个空心的浮球,当液位变化时,浮球将产生与液位变化相同的位移。可用机械或电的方法来测得浮球的位移,其精确度为±(1~2)%,这种液位计不适用于高粘度的液体,其输出端有开关控制和连续输出。
在净水厂的设计中,多将此种液位计用于集水井的液位测量以控制排水泵的自动开停。
b.静压(或差压)式液位计
由于液柱的静压与液位成正比,因此利用压力表测量基准面上液柱的静压就可测得液位。根据被测介质的密度及液体测量范围计算出压力或压差范围,再选用量程、精确度等性能合适的压力表或差压表。这种液位计的精确度为±(0.5~2)%。
c. 电容式液位计
在容器内插入电极,当液位变化时,电极内部介质改变,电极间(或电极与容器壁之间)的电容也随之变化,该电容量的变化再转换成标准化的直流电信号。其精确度为±(0.5~1.5)%。
电容式液位计具有以下优点:传感器无机械可动部分,结构简单、可靠;精确度高;检测端消耗电能小,动态响应快;维护方便,寿命长。缺点是被测液体的介电常数不稳定会引起误差。电容式液位计一般用于调节池、清水池等的液位测量。
当测量范围不超过2m时,采用棒状、板状、同轴电极;当超过2m时,采用缆式电极。当被测介质为水时,采用带绝缘层(可用聚乙烯)的电极。
d. 超声液位计
超声液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲,超声波脉冲从液面上反射回来,被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离,即可换算成液位。其精确度为±0.5%。
这种液位计无机械可动部分,可靠性高,安装简单、方便,属于非接触测量,且不受液体的粘度、密度等影响,因此多用于药池、药罐、排泥水池等的液位测量。3.流量测量
流量测量分为两种,一种用于流量检测,参与过程控制,以达到提高生产自动化水平,改善生产工艺条件,提高产品质量和产量的目的。另一种用于流量的计量,不仅计量产品的产量,还是供水企业主要技术经济指标计算的依据。在供水企业**主要的8项经济指标中,有3项指标是以流量计测量的数据为基础的。
流量计的选型应考虑以下因素:
(1)任何型号的流量计都必须有国家计量部门检定的证书方可选用。
(2)流量计本身的压力损失要小。
(3)根据行业要求,流量计的准确度应不低于2.5级。
(4)安装现场条件应满足所选流量计对直管段的要求。
(5)所选流量计应能适应安装现场环境条件如温度、湿度、电磁干扰等。
(6)所选流量计应能适用于待测的液体介质。
目前,在给水工程设计中,采用**多的是电磁流量计和超声流量计。
a. 电磁流量计
电磁流量计的原理是应用法拉弟电磁感应定律,由传感器和转换器组成。
在测量中,液体本身为导体,磁场通过安装在管路中的两个线圈产生。线圈由交流或直流电源励磁,磁场作用于管道内流动的液体,在管道中产生一个与被测流体平均流速V相对应的电压,且该电压与流体的流速分布无关。
与管道绝缘的两个电极监测液体的感应电压。磁场方向、流体流向及两个检测电极的相对位置三者互相垂直。
电磁流量计的优点:
(1)测量不受被测液体的温度、压力或粘度的影响。
(2)没有压力损失。
(3)能连续测量,测量精确度高。
(4)口径范围和测量范围大,测量范围连续可调。
(5)与流速分布无关。
(6)前后直管段较短,前置直管段为5D(D为仪表的直径),后置直管段为3D。
(7)稳定性好,输出为标准化信号,可方便地进入自控系统。
(8)变送器导管内壁有衬里材料,具备良好的耐腐、耐磨性。
(9)转换器体积小,消耗功率小,抗干扰性能强,便于现场观察。
应用于水处理系统的电磁流量计的衬里材料多选用氯丁橡胶,因其有较好的耐磨性。安装时应注意远离外界的电磁场源,以免影响传感器的工作磁场及流量信号,传感器水平安装时,要求两个电极的中心轴线处于水平状态,防止颗粒杂质沉积,影响电极工作。测量管内应为满管,不允许大量气泡通过传感器,当不能满足条件时,应采取相应措施。
为使仪表可靠地工作,提高测量精确度,不受外界寄生电势的干扰,传感器应有良好的单独接地线,且接地电阻应小于10Ω,尤其是安装在阴极保护管道上时。如在天津水源厂出厂干管上安装的电磁流量计,由于管道采用了阴极保护,防护电解腐蚀的管道内壁和外壁之间是绝缘的,被测介质没有接地电位,所以,将传感器接地环装在传感器的两个端面上,与连接管道的法兰绝缘。传感器与接地环用接地线相连,并引至接地极。管道法兰之间用电缆相连但不连到传感器上。法兰连接螺栓用绝缘衬套和垫圈隔离。该电磁流量计自投产使用以来,效果一直较好。
转换器应安装在符合其防护等级要求的场所,在满足安装环境、使用要求的前提下,转换器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好,以节约投资,减少可能产生的强电信号的干扰。
b. 超声流量计
**近十几年来,由于电子技术的发展,超声流量计才得以应用于流量测量。利用超声流量计进行测量的方法有很多种,其中较为典型的是时差法和多普勒法。净水厂多选用时差法流量计,其方法是在测量管道上安装两个换能器,因顺流与逆流流速差别的影响,测量从发射到接收而产生的时间差,据此测出流速。
超声流量计的主要优点:
(1)安装维护方便。随着夹装式传感器的广泛使用,在安装和维护超声流量计时不需在管道上打孔或切断流量,就可在已存在的应用场合很方便地进行安装,尤其适用于大口径管道检测系统。
(2)口径范围大,且价格不受管径影响。
(3)测量可靠性高。
(4)无压力损失。
(5)不受流体参数影响。
(6)输出标准化直流信号,可方便地进入自控系统。
选用超声流量计要特别注意传感器的安装误差、管道内壁结垢、防腐层均匀与否,这些因素对测量结果影响很大。另据超声流量计的测量原理,只有流速分布均匀时才能保证测量的精确度,所以在流量计的上下游要有足够的直管段,参考各种资料及流量计的使用手册,要求上游**少不小于10D,下游大于5D。
由于自来水行业为连续生产,进行不间断计量是极为重要的,所以一般安装于管道上的流量计不能经常拆卸送检,一般做法是采用精确度较高的便携式超声流量计,按周期送国家认证单位进行校准,作为企业的标准器具,再用比对的方式定期检测在线流量计。
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