流(liu)量計、分析儀器、液(yè)位變送器, 溫(wen)度傳感器在水處(chù)理的應用
在(zài)現代化的淨水廠(chang)中，每一個生産過(guò)程總是與相應的(de)儀表及✍️自控技術(shù)有關。儀表能連續(xu)檢測各工藝參數(shu)，根據這些參數的(de)數據進行手動或(huo)自動控🌈制，從而協(xie)調供需之間🤟、系統(tǒng)各🏒組成部👅分之間(jian)、各水處理工藝之(zhi)間的關系，以便使(shǐ)各種設備與設施(shi)得到更充分、合理(li)的使用。同時，由于(yú)檢測儀表測定的(de)數值與設定值可(kě)連續進行比較，發(fa) 生偏差時，立(lì)即進行調整，從而(ér)保證水處理質量(liang)。根✔️據儀表檢測的(de)參數，能進一步自(zì)動調節和控制藥(yao)劑投👉加量，保證🐪水(shui)泵機組的合理運(yun)行，使管理更加科(ke)學化，達到經濟運(yun)行的目的。由于儀(yí)表具有連續檢測(cè)、越限報警的功能(néng)，便于及時處理事(shi)故。儀表還是實現(xian)計算機控制的前(qian)提條件。所以在先(xiān)進的水處理系統(tong)中，自動化儀表具(ju)有🌍非常重要的作(zuò)用。
一 水(shui)處理系統常用儀(yi)表的分類
檢測儀(yi)表的好壞直接關(guan)系到給水自動化(hua)的效果。在工程設(she)計過程中，從儀表(biǎo)的性能、質量、價格(gé)、備件情況、售後服(fu)務等方面進行反(fǎn)複比較，我們一般(bān)采用進口儀表和(hé)國産儀表相結合(he)的方法。
二 淨水廠監控系(xi)統的構成模式及(jí)監測參數
1. 淨(jìng)水廠監控系統的(de)構成模式
淨(jing)水廠的監控系統(tǒng)一般由水廠管理(lǐ)層和現場監控層(céng)兩級系統構成，按(an)集中管理、分散控(kong)制的原則進行監(jiān)控。在工程設🔅計中(zhōng)，将廠級計算機系(xi)統 (即主站 )設在水廠中心(xīn)控制室，各現場監(jian)控站 (即分站(zhàn) )
2.
a. 進水泵房分站監(jian)測參數
水質(zhi)參數：源水濁度、 pH值、水溫、溶解氧(yang)等。
運行參數(shù)：調節池水位、吸水(shui)井水位、源水流量(liang)、泵機分🆚電量、泵站(zhàn)🐇總電量等。
b. 反(fan)應沉澱、加氯加藥(yao)分站
水質參(can)數：沉澱池出口濁(zhuó)度、濾後餘氯、 SCD值。
c. 過濾分站
運行參數：濾池水(shuǐ)位、水頭損失、反沖(chong)洗水流量、沖洗🏒水(shuǐ)箱水位。
d.
水質參(can)數：出廠水流量、餘(yu)氯。
運行參數(shù)：出廠水壓力、流量(liàng)、清水池水位、吸水(shuǐ)井水位、交流電壓(yā)🚶♀️、交流電流、電量等(děng)。
e.
運行參數(shù)：回流池水位、水量(liang)、濃縮池水位、回流(liú)水濁度。
三 水處理系統常(chang)用儀表在選型及(jí)設計中應注意的(de)✨問🌈
1. 儀表選配(pei)的一般要求
(1)度：是指在正常使(shǐ)用條件下，儀表測(ce)量結果的準确程(chéng)度，誤差越小，度越(yue)高。
生産過程(cheng)物理檢測儀表的(de)度爲± 1%，水質分(fen)析儀表的度爲± 2%(5%)。
(2)響應時間：當(dāng)對被測量進行測(cè)量時，儀表指示值(zhi)總要經過🚶一🈚段時(shi)間才能顯示出來(lái)，這段時間即爲儀(yi)♍表的🌂響應時間。一(yī)隻儀表能不能盡(jin)快反應出參數變(biàn)化的情況，是很重(zhong)要的指标。對水質(zhi)分析儀表要求的(de)響應時間應不超(chao)過 3min。
(3)4～ 20mA DC信号，負載能力(li)不小于 600Ω。
(4)儀表的防護等級(jí)應滿足所在環境(jìng)的要求，一般應不(bú)♻️低于 IP65，用于藥(yào)劑投加系統的檢(jian)測儀表要求能耐(nai)腐蝕。
(5)220V AC、 50Hz，兩線制(zhi)的儀表電源爲 24V DC。
(6)現場監測(cè)儀表宜選用數顯(xiǎn)儀。
(7)儀表的工(gōng)作電源應獨立，不(bu)應和計算機共用(yong)電源，以⁉️保🚶♀️證發生(shēng)🌂故障和檢修時電(dian)源互不幹擾，使各(gè)自♌都能穩定可靠(kào)地運行。
(9)應選擇能夠提供(gòng)可靠服務和有豐(feng)富經驗的儀表生(shēng)産廠商。
2. 水位(wèi)測量
選擇液(ye)位計時應考慮以(yǐ)下因素： (1);(2)測量和控(kong)制要求，如測量範(fan)圍、測量 (或控(kong)制 )
a.浮球式液(ye)位計
在液體(tǐ)中放入一個空心(xīn)的浮球，當液位變(bian)化時，浮球将産生(sheng)🏃與‼️液位變化相同(tóng)的位移。可用機械(xie)或電的方📞法來測(ce)得浮球🏃的位🐇移，其(qí)度爲± (1～ 2)%，這(zhe)種液位計不适用(yong)于高粘度的液體(tǐ)，其輸出端有開💛關(guan)控制和連續輸出(chū)。
在淨水廠的(de)設計中，多将此種(zhǒng)液位計用于集水(shui)井🛀🏻的液位測量💜以(yi)控制排水泵的自(zi)動開停。
b.靜壓(ya) (或差壓 )
由(you)于液柱的靜壓與(yu)液位成正比，因此(ci)利用壓力表測量(liàng)基準面上液柱的(de)靜壓就可測得液(ye)位。根據被測介🔞質(zhì)的密度及液體測(ce)量範圍計算出壓(ya)力或壓差範圍，再(zài)選用量程、度等性(xìng)能合适的壓力表(biao)或差‼️壓表。這種液(ye)位計的度爲± (0.5～ 2)%。
c. 電容式(shi)液位計
在容(rong)器内插入電極，當(dang)液位變化時，電極(ji)内部介質改變，電(diàn)極間 (或電極(ji)與容器壁之間 )的電容也随之(zhi)變化，該電容量的(de)變化再轉換成标(biāo)♉準化的🏃♂️直流🚶電信(xìn)号。其度爲± (0.5～ 1.5)%。
電容式液(ye)位計具有以下優(you)點：傳感器無機械(xie)可動部分，結構簡(jiǎn)單、可靠 ;度高(gāo) ;;維護方便(bian)，壽命長。缺點是被(bei)測液體的介電常(chang)數不穩定📐會引起(qǐ)誤差。電容式液位(wèi)計一般用于調節(jie)池、清水🌐池等📱的液(ye)位測量。
當測(ce)量範圍不超過 2m;當超過 2m時，采(cǎi)用纜式電極。當被(bèi)測介質爲水時，采(cai)用帶絕緣層 (可用聚乙烯 )的電極。
d. 超聲(shēng)液位計
超聲(shēng)液位計的傳感器(qi)由一對發射、接收(shōu)換能器組成。發🌈射(shè)換能器面對液面(miàn)發射超聲波脈沖(chòng)，超聲波👄脈沖從液(ye)面上💞反射回來，被(bei)接收換能器接收(shōu)。根據發射至接收(shōu)的時間可确定傳(chuán)感器與液面之間(jian)的距離，即可換算(suàn)成液位。其度爲± 0.5%。
這種液位(wei)計無機械可動部(bu)分，可靠性高，安裝(zhuang)簡單、方便🛀🏻，屬🏒于非(fēi)接觸測量，且不受(shòu)液體的粘度、密度(dù)等影響，因此多用(yong)于藥池、藥⛱️罐、排泥(ni)水池等的液位測(ce)量。但此💃種方法有(yǒu)一定的盲區🌂，且價(jià)格較貴。
3. 流量(liàng)測量
8項經濟指标中(zhong)，有 3項指标是(shì)以流量計測量的(de)數據爲基礎的。
流量計的選型(xing)應考慮以下因素(sù)：
(1)任何型号的(de)流量計都必須有(yǒu)國家計量部門檢(jian)定的證書方♻️可🔴選(xuan)用。
(2)流量計本(běn)身的壓力損失要(yào)小。
(3)根據行業(ye)要求，流量計的準(zhǔn)确度應不低于 2.5
(4)安裝現(xian)場條件應滿足所(suǒ)選流量計對直管(guǎn)段的要求。
(5)所(suo)選流量計應能适(shi)應安裝現場環境(jìng)條件如溫度、濕度(dù)、電🌐磁幹擾等。
(6)所選流量計應能(néng)适用于待測的液(yè)體介質。
電磁(cí)流量計的原理是(shì)應用法拉弟電磁(ci)感應定律，由傳🐕感(gǎn)器和轉換器組成(cheng)。
在測量中，液(yè)體本身爲導體，磁(cí)場通過安裝在管(guan)路中的兩個線圈(quān)産生。線圈由交流(liu)或直流電源勵磁(cí)🌈，磁場作用🌂于管🐉道(dào)内㊙️流動的液體，在(zài)管道中産生一個(gè)與被測流體平均(jun1)流速 V相對應(ying)的電壓，且該電壓(ya)與流體的流速分(fen)布無關。
與管(guǎn)道絕緣的兩個電(dian)極監測液體的感(gan)應電壓。磁場方向(xiàng)💞、流體流向及兩個(gè)檢測電極的相對(dui)位置三㊙️者互相垂(chui)🥵直。
電磁流量(liang)計的優點：
(1)測(ce)量不受被測液體(ti)的溫度、壓力或粘(zhān)度的影響。
(2)沒(mei)有壓力損失。
(3)能連續測量，測量(liàng)度高。
(4)口徑範(fan)圍和測量範圍大(dà)，測量範圍連續可(kě)調。
(5)與流速分(fen)布無關。
(6)前後(hòu)直管段較短，前置(zhì)直管段爲 5D(D爲(wei)儀表的直徑 )，後置直管段爲 3D。
(8)變(bian)送器導管内壁有(you)襯裏材料，具備良(liáng)好的耐腐、耐磨性(xing)。
應(ying)用于水處理系統(tong)的電磁流量計的(de)襯裏材料多選用(yong)氯丁橡膠，因其有(yǒu)較好的耐磨性。安(ān)裝時應注意遠📞離(lí)外界的電磁場源(yuán)，以免影響傳感器(qi)的工作磁場及流(liu)量信号，傳感器水(shuǐ)平安裝時，要求兩(liǎng)個電極的中心軸(zhou)線處于水平狀态(tài)，防止顆粒雜質沉(chén)積，影響電極工作(zuo)。測量管内應爲滿(man)管，不🌈允許大量氣(qì)🏃🏻泡通過傳感器，當(dang)不能滿足條件時(shí)，應采取相應措施(shi)。
b. 超聲(sheng)流量計
zui近十(shí)幾年來，由于電子(zi)技術的發展，超聲(shēng)流量計才得以💜應(ying)用🏒于流量測量。利(lì)用超聲流量計進(jin)行測量的方法有(you)🥰很多種，其中較爲(wei)典型的是時差法(fǎ)和多普勒法。淨水(shui)廠多選用⛷️時差法(fǎ)💘流量計，其方法是(shì)在測量管道上安(ān)裝兩♉個換能器，因(yīn)順流與逆流流速(su)差别的影響，測量(liang)從發射🐕到接收而(ér)産生的時間差，據(jù)此測出流速。
超聲流量計的主(zhu)要優點：
(1)安裝(zhuang)維護方便。随着夾(jia)裝式傳感器的廣(guǎng)泛使用，在安裝和(hé)維護超聲流量計(ji)時不需在管道上(shang)打孔或切斷流量(liang)，就可在已存在的(de)應用場合很方便(biàn)地進行安裝，尤其(qí)适用于大口徑管(guan)道檢測系統。
(4)無壓力損(sun)失。
(5)不受流體(ti)參數影響。
(6)輸(shū)出标準化直流信(xìn)号，可方便地進入(rù)自控系統。
選(xuǎn)用超聲流量計要(yào)特别注意傳感器(qì)的安裝誤差、管道(dao)内壁結垢、防腐層(ceng)均勻與否，這些因(yīn)素對測量結果🔴影(ying)響很大。另據超聲(shēng)流量計的測量原(yuan)理，隻有流速分布(bu)均勻🧑🏾🤝🧑🏼時才能保證(zheng)測量的度，所以在(zài)流量計的上下遊(yóu)要有足🔞夠的直管(guan)段，參考各種資料(liào)及流量計的使用(yòng)手冊，要求上遊zui少(shao)不小于 10D，下遊(yóu)大于 5D。
由(you)于自來水行業爲(wei)連續生産，進行不(bú)間斷計量是極爲(wèi)重要的🔞，所以一般(bān)安裝于管道上的(de)流量計不能經常(cháng)拆卸送檢，一般做(zuò)🌈法是采用度較高(gao)的便攜式超聲流(liú)量計，按周期👣送國(guo)家認證單位進行(hang)校準，作爲企業的(de)标準器🏒具，再用比(bi)對的方式♈定期檢(jiǎn)測在線流量計。這(zhe)需要設計人員在(zài)設計時應根據使(shi)用單位要求，考慮(lü)将來生産管理的(de)需要，預留出比對(dui)測量的💃🏻空間，以方(fang)便用🏃🏻♂️戶，即将流量(liàng)計井做得稍大一(yi)些，除安裝固定♉式(shi)流量計外，還應如(rú)圖 1所示預留(liú)出便攜式流量計(ji)測量的空間。
4.濁度的測量
濁度是水體渾濁(zhuó)程度的度量，也就(jiu)是水體中存在微(wei)細分🌈散🐇的懸浮性(xìng)粒子，使水透明度(du)降低的程度。濁度(dù)儀是測量水體渾(hún)濁☂️程度的儀器，主(zhǔ)要用于對水質的(de)監測和管理。
由于散(san)射光濁度儀對水(shui)的低濁度有較高(gao)的靈敏🌍度‼️，準🚩确度(du)高，相對誤差小，重(zhòng)複性好，水的色度(du)不顯示濁度，且散(san)射光與入射光強(qiang)度比可呈線性關(guan)系，故 1992年 9月世界衛生組織(zhi)公布的《飲用水水(shui)質準則》中規定将(jiang)散射光濁度儀作(zuò)爲測定儀器。同時(shi)，“供水行業 2000年(nian)技術進步發展規(gui)劃”中已明确規定(dìng)一類水司管網水(shui)濁度指标爲 1NTU。
HACH公(gōng)司的 1720D、 SS6系(xi)列濁度儀 (屬(shu)于散射光式濁度(dù)儀 )。
在濾(lü)後水及出廠水的(de)測量中，一般采用(yong) 1720D(原爲 1720C)系(xi)列濁度儀。使用時(shí)水樣連續流入濁(zhuo)度儀，流經脫泡器(qì)以💘排空水流中的(de)氣泡，然後進入濁(zhuo)度儀的中柱内♉，上(shàng)升至測量室并溢(yi)過其邊緣進入排(pái)放口。聚光束從💃🏻傳(chuán)感器頭部組件中(zhōng)向下投射到濁度(du)儀主體内的水✉️樣(yàng)中，浸在🌍水樣中的(de)光電管測量水中(zhong)懸浮固體 90°方(fāng)向的散射光，散射(shè)光的量與水樣的(de)濁度成正比。 1720D不需采用樣品池(chi)，這樣可減少雜散(san)光，提高測量準确(què)💞度。 1720D的準确度(dù)爲： 0～ 40NTU範圍(wéi)内爲± 2%， 40～ 100NTU範圍内爲± 5%，分辨力爲 0.001NTU，響(xiang)應時間爲 75s
測量濾後水的(de)濁度儀多安裝于(yu)濾站管廊内，可采(cai)用壁🌍挂或櫃🥰裝，出(chu)廠水的測量一般(ban)在送水泵房設置(zhi)水質儀🔅表間，将濁(zhuo)度儀及其他水質(zhi)檢測儀表置于儀(yí)表間内，再将信号(hào)引至監❗控站。
1720D的測量(liàng)範圍爲 0～ 100NTU，但不用其測量濾(lü)前水，因爲雖然光(guang)學上能測到 100NTU，但在生産使用上(shàng)會帶來許多不便(bian)。測量源水及濾前(qián)水多使用 SS6系(xi)列表面散射式濁(zhuo)度儀，它是将光束(shù)射在液體表✔️面，測(cè)定來🤞自液面的散(san)射光，避免了光學(xue)系統與水樣直接(jie)接觸，消除了清洗(xǐ)🍓流通池時帶來的(de)信号丢失。
5.
一般淨水廠(chǎng)工程多選用智能(néng)化顯示儀表，其功(gōng)能齊全🤟，能進行數(shu)字信号處理，實現(xiàn)控制功能，而且測(ce)🍓量值以液晶顯示(shi)，操作方便，可以保(bao)存數據，具有自診(zhěn)斷功☀️能。雖然🙇🏻與計(ji)算機系統聯網後(hòu)，它的優勢沒有*發(fā)揮出來，而被計算(suan)機系統所取代，但(dàn)在目前淨水廠的(de)建設中，使用智能(neng)🙇🏻化的顯示儀表作(zuo)爲在計算機系統(tong)未調試投運階段(duàn)或💯發生故障時的(de)輔助儀表，也能🔴滿(mǎn)足現場控制、顯示(shi)的要🌐求。
6. 儀表(biǎo)系統的接地和防(fang)雷
接地可分(fen)爲保護接地和工(gong)作接地。保護接地(di)是爲避免工作人(ren)員因設備絕緣損(sǔn)壞或絕緣性能下(xia)降時遭受觸電危(wei)險和保護設備的(de)安全。工作接地是(shì)🐆爲保證儀表穩定(dìng)可靠地運行🧡。一般(bān)淨👨❤️👨水廠儀表系統(tong)的接地采用 TN-S系統，即 3根相(xiàng)線 A、 B、 C， 1根中性線 N即保護線 PE。用電設備的外露(lù)可導電部分接到(dao) PE線上，其優點(dian)是 PE線在正常(chang)工作時不呈現電(diàn)流，因此設備的外(wài)露可導電部分不(bu)呈現對地電壓而(ér)且在事故時也容(róng)易✨切斷電源，有較(jiào)強的電磁🐪适應性(xing)，避免了高次諧波(bo)的幹擾。
工作(zuo)接地的原則是單(dān)點接地。由于對地(dì)電位差的存在，如(ru)果出現一個以上(shang)的接地點就會形(xíng)成地回路，将幹擾(rao)引入儀表中，所㊙️以(yi)，同一信号回路、同(tóng)一屏蔽層隻能有(you)一個接地點。
儀表工作接地可(ke)單獨設置或與保(bǎo)護接地共用同🈲一(yi)💘接🏃♀️地✂️體。從㊙️工程實(shí)踐經驗來看，接地(di)電阻一般應不超(chāo)✏️過 1Ω。
一般(ban)淨水廠設施分散(sàn)，構築物低矮，地形(xing)平坦、空曠，特别是(shì)🏃♂️有些流量計井位(wei)于廠區之外，在這(zhe)種情況下，儀表設(she)🈲備的被雷擊率增(zēng)加。在實踐中，筆者(zhě)多次遇到過雷擊(ji)損壞儀表或儀表(biǎo)不明原因損壞的(de)事☎️件。因此，安裝品(pin)質優🤟良，動作可靠(kao)的避雷器，是*的保(bǎo)護措施，如采用德(de)國 Pepperl+FuchsESP系列避雷栅用(yong)于流量計的信号(hào)和電源的保護，效(xiào)果良好。
