超声波明渠流量计在PVC企业中的应用

周红燕

(石河子天域新实化工有限公司，新疆 石河子 832000)

在PVC生产中，水处理是生产的重中之重，污水中挥发物、悬浮物、助剂、微生物等含量很大，生产达标排放有很大难度，各大化工企业都对污水达标排放配置了相应的先进处理设施，但污水中仍有一些未处理成分。设置明渠是PVC生产中集中污水常用的排水设施，实时监测明渠流量可以有效地预防污水各项指标。现有的明渠流量计种类繁多,如何选择适用于PVC生产的可连续测量的明渠流量计是非常重要的。

在PVC生产过程中，含有粒状杂质、酸碱等的污水较多，这些杂质易淤积在明渠流量计探头表面,会影响明渠流量计的正常工作与稳定运行。为此，在应用明渠流量计时，要充分考虑上述问题，并以此为设计、安装、调试依据，设计出适用于PVC生产的连续在线测量装置，且具有可靠性高、使用及维护便捷等特点。

超声波因穿透能力强、传播方向性好、精度高，在声能的应用中已经获得越来越广泛的认可。它在液体中传播距离远，安装维护方便，使用寿命长，环境适应性强，工作稳定，精度高，测量流量范围广，使得超声波明渠流量计作为一种非接触式测量设备在各行各业中有了更为广阔的应用前景。随着超声波明渠流量计的技术日臻成熟，其能够较好地适应各种恶劣条件下的污水排放测量(包括强酸、强碱等腐蚀性液体)，较好地适应污水排放的流量变化(0～999 99 L/s)[1]。在PVC生产中，随着企业对环保的重视，超声波明渠流量计对环境的监测保护和污染的治理起着重要的作用。

1 工作原理

超声波明渠流量计是由超声探头与量水堰槽配合测量得出明渠流量信息的计量仪表，主要由耐腐蚀的量水槽或堰、非接触式超声波液位传感器、微电脑监控仪组成，而微电脑监控仪主要由电源、微处理器、超声波发射电路、输入保护电路和放大滤波电路构成的信号调理电路、传感器、显示器与通讯电路等组成，根据被检测信号的不同，其检测方法也有很大差异。

超声波流量计现场测量原理示意图见图1。

明渠流量计工作时，针对不同尺寸、不同现场、不同液体、不同动态流速等都有不同的测量方法及选型标准，主要是依据测量平均流速和液位截面积来计算总流量。超声波感应器固定安装在被测量液面上方，探头向水面发射脉冲超声波[2]。声波通过空气到达液面，经放大器放大后，声波被液面反射成为反射波，探头接收反射波称为回波。明渠流量计根据发射波与回波、发射波与校正波之间的时差计算出探头到液面的距离，再根据探头到水位零液位的距离，即可计算出液位高度H=h-l,进而得出准确液位值。

H—水面高度;l—超声波明渠流量计距水面高度；h—超声波明渠流量计距水渠底部高度。

2 超声波明渠流量计的种类

明渠流量计根据配置的堰槽不同分为堰式流量计和槽式流量计，槽式流量计又分为巴歇尔槽(P槽)和帕尔默·鲍鲁斯槽(PB槽)流量计两种。

(1)堰式流量计除测量堰板部分外，还包括相应液位计以及堰板上游足够长的直流段和整流段等。其特点为：结构简单，一般情况下价格便宜，测量精度高，可靠性好；但因水头损失大，不能用于地势比较平坦的渠道；堰上游易堆积固形物，要定期清理。

(2)P槽流量计的特点为：水中固态物质几乎不沉积，随水流排出；水位抬高比堰式流量计小，仅为其1/4，适用于不允许有大落差的渠道。

(3)PB槽流量计的特点为：水头损失在非满管流仪表中属于较小的，喉道部槽顶自清洗效果显著，几乎不必考虑固体物的沉淀和堆积。

3 两种流量计安装及排放口的规范化

3.1 堰式流量计

(1)堰板上游水路需要设置整流段和导流段，也就是规范段，一般情况下，为避免污水流可能出现的波浪和旋流，应将整流段的长度设计为渠宽的10～15倍，这样可以保证水流相对稳定，提高测量的准确度。

(2)在设计导流段时，为了适当增大导流段的储水容量，可以将导流段的宽度、深度设计得比整流段相应尺寸稍大一些，同时为了防止水流溢出，侧壁高度也要偏高一些。

(3)在设计整流段时，其底部水平面要求与侧面垂直，轴线应为直线，宽度对称均等，从而保证污水充满后不产生形变。

(4)在设计堰板下游水位时，需要检测下游水位的情况，以防止水位错差时的影响，即堰板下游水位应低于零水位(堰缺口)150 mm。同时必须清除堰板及整流段可能产生的堆积物，否则可能使正常流速受到影响。

3.2 槽式流量计

(1)在设计槽式流量计时，要考虑急弯道或与支路汇合处产生局部混合流动时，有一段截面积不变的直渠道，当直渠道宽度为喉管长度的5～10倍或更长时，可以利用此直渠的缓冲作用。

(2)为改善流动条件，可将整流板设置在水位测量点上游最大流量的水位高度处，槽本体连接部位、侧壁要有曲率、倾斜平面斜率等时也应考虑一定合适的角度，依据现场条件，按相关实践参数进行确定。

(3)设置槽体后渠道，可适当按现场条件挖深渠道或加高渠侧壁，防止上游水位升高时水溢流出渠道，并且槽体应远离渠道水流较活跃端，避免水流影响测试的准确率。

4 超声波流量计的安装

综上所述，超声波明渠流量计安装时需要注意安装要求与规范。

(1)在实际使用过程中，要确保流量计安装槽内的污水尽量无铁、石等异物，为了避免此类问题，在流经流量计安装槽前加装过滤网。

(2)为了保证污水流动时的平衡性与缓冲性，应在流量计安装槽边设置1个水位联通装置，使其保持一定水位，保证水流无波纹，流动稳定。

(3)传感器下端面与最高液位的距离应参照流量计安装要求，同时应严格保证传感器探头发射面与液面平行。

(4)注意周围是否有强电或电磁干扰等。

(5)上部安装应注意搭建防水、防雪的隔离装置。

(6)注意定期的巡查与检测、检定的规范性等。

5 结语

PVC企业在废水排放过程中，根据废水排放管、渠的条件选定合适的量水堰槽和规格后，还要科学地选择安装位置，严谨地执行安装技术要求,以达到排放规范化。超声波明渠流量计通过键盘设置仪表参数，可与各种量水堰槽配合使用；同时，超声波明渠流量计对接触介质无特殊要求，对腐蚀性及黏稠性介质亦可进行监测，比其他形式的流量计可靠性高；可在地表明渠、地下涵管等不同工况条件下正常使用，应用范围广，可达到准确测定废水排放量的目的，在污水排放监控管理方面可发挥重要作用，值得在同行业中推广。