声学多普勒流量计ADFM在特大型污水厂出水计量的应用分析

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1、128防洪排水城市道桥与防洪2014年4月第4期声学多普勒流量计(ADFM)在特大型污水厂出水计量的应用分析许洲(上海阳晨投资股份有限公司，上海市200080)摘要：该文指出，流量是污水处理行业生产过程中常用的过程控制参数和生产技术指标。特大型污水处理厂的出水计量受出水流态等因素影响，较难选择合适的流量计。通过对超声波多普勒流量计的计量原理分析，以及根据上海市竹园第一污水处理厂实际现状分析，合理选择使用了超声波多普勒流量计，能够实现对出水的准确计量。关键词：污水厂；多普勒；出水计量中图分类号：X703．3文献标识码iB文章编号：1009—7716(20

2、14)04—0128—04长度要求。0引言(3)出水渠道实际流态经常为非满管，并且具近年来，我国污水处理行业不断发展，城镇污有自由水面，影响流量数据测定。水处理率不断提高，污水处理厂数量越来越多，设(4)污水处理厂出水一般经过消毒处理后，采计处理规模越来越大。以往污染源的排放监测以用跌落出水，出水夹杂大量的气泡，出水箱涵容易浓度监测为主，随着环境保护工作由行政单元管积气。理转向流域或区域管理，污染源的监测逐渐由单(5)特大型污水处理厂出水往往排放至大江大一的浓度监测向浓度监测与总量控制监测并重过河或者近海岸，出水流态复杂，水流状态受潮位影渡【“。响较大

3、，潮位低流速快，潮位高流速慢。流量是污水处理行业生产过程中常用的过程因此，特大型污水处理厂的出水水量一般较控制参数和生产技术指标。特大型污水处理厂的难计量，如何准确稳定测量特大型污水处理厂的进水大多采用电磁流量计等精度较高的流量计进出水流量是一个较难解决的问题。行计量，而处理后的出水多因设计采用重力自流2声学多普勒流量计的原理及特性排放，出水计量方式较难选择，出水计量往往存在计量不准确、数据不稳定的情况【2】。2．1测量原理超声波多普勒式流量计是以物理学中的多普1特大型污水厂出水计量的特点勒效应为理论基础应用的流量计。当声源与观察特大型污水处理厂的设计

4、处理水量大，处理者之间有相对运动时，观察者所感受到的声频率后的尾水主要排放至大江大河或者近海岸，出口将不同于声源发出的频率，这个因相对运动而产排放的水力流态和水力条件较为复杂，也为出水生的频率变化(频移)与两物体的相对速度成正的计量带来了一定的困难，特大型污水处理厂的比。出水计量渠道主要有以下几个特点：在多普勒超声波流量测量方法中，超声波发(1)出水流量大。特大型污水处理厂的服务范射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒围较广，服务人口多，设计的处理规模也较大，处起了与声源有相对运动的“观察者”的作用，固体理规模可以达到40万m3／d以上，而通常出水

5、仅设颗粒把入射到其表面上的超声波反射回接收器，一个排放口，出口的流量就比较大。发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流(2)出水渠道的尺寸较大，出水区设计占地面体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由积小，一般不容易满足流量计安装的前后直管段于这个频率差与流体流速成正比，所以测量频差可以求得流速，通过脉冲多普勒换能器不断扫描收稿日期：2o14-Ol一13断面流体，进而可以得到断面的平均流速[3、4】。再根作者简介：许洲(1975一)男，江西瑞金人，高级工程师，从事污水处理厂运行管理工作。据测得的水位及断面尺寸，计算得到断面面积，通2014年4月第4

6、期城市道桥与防洪防洪排水129过断面面积与平均断面流速计算得到断面流量。接收器收到的超声波频率与发射超声波频率假设，超声波波束与流体运动速度的夹角为之差，即多普勒频移4厂'可由下式计算：a，超声波传播速度为C，流体中悬浮粒子运动速度Af=f,-L=fl(1-2)与流体流速相同均为，现以超声波束在一颗固体粒子上的反射为例，导出声波多普勒频差与流速堑的关系(见图1)。体积流量q可以写成：g～A嚣式中：A——被测管道流通截面积。从以上流量方程可知，当流量计、管道条件及被测介质确定以后，多普勒频移与体积流量成正比，测量频移4厂就可以得到流体流量q2．2适用性图

7、1多普勒测速示意图污水厂出水计量常规采用以下几种流量计：电磁流量计、明渠式超声波流量计、时差式超声波如图1所示，当超声波束在管轴线上遇到一流量计、多普勒式超声波流量计。个颗粒，该粒子以速度沿轴线运动，对超声波发电磁流量计测量精度和灵敏度都较高，广泛射器而言，该粒子以·cos的速度离去，所以粒子应用于大、中、小型污水厂，其可测最大管径目前收到的超声波频率应低于发射的超声波频率，为3m，且管径越大，价格越昂贵，在特大型污水厂降低的数值为：的运用可能受到限制。=明渠式超声波流量计采用超声波发射和反射的时间差来测量标准化计量堰、槽内的水位，进而即粒子收到的超声

8、波频率为：换算成流量。用于各类污水厂明渠出流，但其测量一方式会产生一定的压力损失，这就限制了它