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在线校准污水用流量计计量性能
发布时间:2022-3-21 08:36:04

摘要:目前国内尚无针对污水处理终端排放流量计量系统在线校准的国家或行业规范,通过对大量试验数据的分析并进行测量不确定度评定后,建议污水流量计量系统其最大允许误差确定为+5.0%,以确保污水处理流量计量系统的计量结果既能符合现有在线校准的技术能力,又能满足有关部门的监管要求。
  污水处理终端排放流量计量系统一般选用0.5级或1.0级速度式电磁、超声流量计作为主要计量器具。其工作原理是通过测量封闭管道中满管流流动速度,从而推算出管道内流体的总流量,并以此总流量作为结算污水处理费的依据,所涉金额巨大。因此为保证系统计量结果的准确性,需要定周期地对流量计进行检定或校准。但由于此类流量计口径大、体积大,一次安装后难以或不便拆卸,因此,大多只能在现场采用标准表比对法对其示值准确性进行在线校准。试验表明,在线校准的结果一般都达不到此类流量计标称的0.5级或1.0级的准确度等级。然而,目前国内尚无针对污水处理终端排放流量计量系统在线校准的国家或行业规范。本文将探讨如何合理确定计量性能指标,使得污水处理流量计量系统的计量结果既能符合现有在线校准的技术能力,又能满足有关部门的监管要求。
1有关国家或行业标准的配备要求
  根据国家有关法律法规的规定,用能和排污单位应当按照国家标准和相关规定配备用能和排污计量器具。因此,我们收集了以GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》为基础的系列行业国家标准,整理得到进出用能单位水量计量的水流量表(装置)配备要求,如表1所示。
 
  从表1可以看出,钢铁、化工、纺织、煤炭和制浆造纸企业的水流量表(装置)配备要求,直接引用了GB17167-2006的条款,即用于进出用能单位水量计量,管径不大于250mm的为2.5级;管径大于250mm的为1.5级。其他行业如火力发电企业、有色金属冶炼和石油石化行业则将水量的计量细分为净水、污水或热水,或概括为进出企业各种水量计量,并分别规定了计量器具.的准确度等级要求,对用于污水计量的水流量表:(装置),无论口径大小均为2.5级。
GB24789--2009《用水单位水计量器具配备和管理通则》适用于独立核算的工业企业,其他用水单位参照执行。根据污(废)水的特性,工业企业一般优先选取非接触式明渠流量计配合专门的堰、槽进行流量测量。因此该标准对于污(废)水计量器具配备的准确度等级要求,应该是特指明渠堰槽流量计,不在本文探讨的范畴。
  通过以上分析可知,污水处理流量计量系统选用0.5级或1.0级的管道流量计是优于有关国家标准配备要求的。但是,我们近几年在线校准的试验结果,以及在线校准方法的测量结果不确定度评定分析表明,即使污水处理流量计量系统的准确度等级确定为2.5级,现行的在线校准方法的测量结果也无法满足其规定的要求。
2在线校准试验结果分析
  管道式大口径流量计的在线校准方法,一般为标准表比对法、利用蓄水池作为测量容器的液位落差法和检测电气参数法,比如CJ/T364-2011《管道式永利皇宫8858cc下载_首页在线校准要求》中,规定了标准表比对法和电气参数检测法。在不得已情况下采用验证方法,如经常采用的物料平衡法、热量平衡法、设备能力法、流量增量验证法等。近年来发展起来的非实流法校准液体超声流量计的现场校准方法,主要是通过测量声速来实现液体超声流量计现场校准,适用特大口径的流量计,如国家颁布实施的JJF1358--2012《非实流法校准DN1000~DN15000液体超声流量计校准规范》。
  本文在线校准试验采用1.0级夹装式时差法.超声流量计作为标准表,被测流量计是管道大口径永利皇宫8858cc下载_首页,校准测量时间为20~30min。在线校准方法参照JJG1033--2007《永利皇宫8858cc下载_首页检定规程》和CJ/T364-2011《管道式永利皇宫8858cc下载_首页在线校准要求》。2012年、2013年的部分试验结果如表2所示,其余约60台永利皇宫8858cc下载_首页的试验结果以计量误差分布图给出,如图1所示。
 
  从表2和图1中可以看出,其计量误差大部分在±5%左右,但有的误差甚至超过±10%,最大的计量误差接近±20%。究其原因,除流量计选型有误(实际管道流速在流量计规定流速的下限附近或以下),安装不规范.(如阀门件扰流等),直管段不足和存在非满管流等缺陷需要进行改造外,还有现场在线校准.时诸多因素的影响。
 
2.1污水介质特性的影响
  污水中含有的化学物质、生物物质,或者经过污水处理后夹带的活性污泥等会严重影响类似永利皇宫8858cc下载_首页等设备的正常运行;污水中还含有大量杂质、漂浮物等致使电导率不易控制,电极端子正常工作时间短,所有接触式测量方法都会在--定时间内准确度严重漂移,造成计量结果不准,甚至设备停用。污水还有另外-一个特性,它一般为重力流,在这种自由的条件下易形成非满管流,管道中经常产生大量的气泡",这对于永利皇宫8858cc下载_首页,特别是夹装式时差法超声流量计(标准表)测量结果的影响非常大。
2.2现场安装管路条件的影响
  现场安装条件不能满足超声流量计夹装的基本条件,导致流场分布不均匀,测量结果发生偏离。根据文献[2]现场安装管路条件对于校准结果的影响范围为+(4.0%~5.0)%。如现场确实无法将超声流量计夹装在阻力件之前,需考虑在测量结果上附加流场不均匀带来的误差。
2.3超声流量计(标准表)的重复性及再现性的影响
  重复性及再现性对于检定结果的影响范围为±0.2%~0.4%,这相对于1.0级的标准表是不可忽略的。
2.4由校准方法过程产生计量误差的影响
  采用夹装式超声流量计在线校准时,在使用前需测出测量管内径,还需确定管道是否有内衬及其材料特性,并输人到转换器中。在试验过程中,管道壁厚、内径参数测量的准确性以及管道内衬的选择对在线校准的结果影响很大。根据文献[2],试验时管道壁厚设置减小0.5mm,测量结果偏移0.37%,设置不同管道内衬材料对于测量结果的影响范围为±(0.5%~1.0)%。
3在线校准测量结果不确定度的评定分析
  由安装在测量管道上的一对超声波换能器相向交替或同时收、发超声波,利用超声波在介质中的顺流和逆流传播速度之差与被测流体流速关系求取流速,再通过流速来计算管道内流量。
数学模型为:
 
  以1.0级时差法超声流量计作为标准表,测量标称0.5级DN600管道永利皇宫8858cc下载_首页为例进行测量结果的不确定度评定分析,评定过程及结果如表3所示。.
 
  若假设标准表的准确度等级为0.5级,其余分量均不变时,代人表3计算后,其测量结果的扩展不确定度U,=1.3%,k=2。
4结论
  通过对大量试验数据分析,并对其测量不确定度进行评定后,按照JJF1094--2002《测量仪器特性评定》关于测量仪器示值误差符合性判定的基本要求,即评定示值误差的测量不确定度(U95或k=2时的U)与被评定测量仪器的最大允许误差的绝对值(MPEV)之比小于或等于1:3,即满足U95≤1/3-MPEV时,示值误差评定的测量不确定度对符合性评定的影响可忽略不计。因此,按表3测量不确定度的评定结果,只有当则被测流量计的最大允许误差约为+5%时,上式才成立。
  综上所述,尽管国家有关标准对排污计量器具规定其准确度等级为1.5级或2.5级,但我们仍建议对污水处理流量计量系统其最大允许误差规定为±5.0%。当然,随着今后技术进步和对在线校准方法的深入研究,在线测量结果的准确度也会进一步提高。

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