水质在线监测仪器选型.doc

在线监测仪器选型研究 一、流量计 1、流量计分类 在污染源安装流量计的目的是对镉污染源的排污流量进行实时监测。流量计种类众多，但污染源监测中主要采用以下几种： （1）超声波流量计 （2）电磁流量计 （3）涡流式流量计 （4）涡街式流量计 （5）浮子式流量计 （6）超声波明渠流量计 超声波流量计测量原理 超声波流量计（以下简称USF）是通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量体积流量的仪表。 封闭管道用USF按测量原理又可细分为：1传播时间法；2多普勒效应法；3波术偏移法；4相关法；5噪音法。其中应用最多的是传播时间法和多普勒效应法。 A、传播时间法 声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间，利用传播速度之差与被测流体流速的关系求取流速，称为时间传播法。按测量具体参数不同，又可分为时差法、相位差法和频差法。 B、多普勒效应法 多普勒效应法USF是利用在静止点监测从移动源发射声波而产生多普勒频移现象的方法。 优点：USF适用于大型圆形管道和矩型管道，且原理上不受管径限制、基本上与管径无关。对于大型管道带来方便，可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考虑的选择方案。 多普勒USF可测量固相含量较多或含有气泡的液体。时间传播USF可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。因其易于实行，与测试方法（如流速计的速度面积法，示踪法等）相结合，可解决一些特殊测量问题，如速度分布严重畸变测量，非圆截面管道测量等。 缺点：传播时间法USF只能用于清洁液体和气体，不能测量悬浮颗粒和气泡超过一定范围的液体；反之多普勒法USF只能用于测量含有一定异相的液体。多普勒法USF多数情况下测量精度不高。国内现有生产品种不能用于管径小于DN25mm的管道。 适用水质：传播时间法超声波流量计适用于江河、海水、农业用水、纯净燃油、润滑油、食用油、化学试剂、药液等悬浮物含量小于1%（包括泡沫）的水质；多普勒法超声波流量计适用于含杂质多的水（下水、污水、农业用水等）、浆类（泥浆、纸浆、化工料浆等）、非净燃油、重油、原油等浊度大于50~100mg/L的水质。 电磁流量计测量原理 电磁流量计的测量原理是根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中做切割磁力线运动时，在导体的两端产生感应电势。当导电液体在管道中流动是，导电流体切割磁感线，通过产生的感应电流大小即可计算出液体流量。 优点：测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等; 不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好; 所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响; 流量范围大,口径范围宽; 可应用腐蚀性流体。 缺点：不能测量电导率很低的液体,如石油制品; 不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体; 不能用于较高温度。 适用水质：电磁流量计应用水质广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中小口径常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液, 化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。 涡轮式流量计 涡轮流量计的工作原理是当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变起点转换器的磁阻值，检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即点脉冲信号，经过放大器放大后，送至显示仪表显示。 涡轮流量计是属于速度式流量计中主要品种，它的结构由多叶片的转子（涡轮）感应流体平均流速，从而计量出流量或总流量的仪表。其结构由传感器和显示仪两部分组成，有分体式和一体式两种优点：精度高在所有流量计仪表中属于最精确的流量仪表；重复性好；无零点漂移，抗干扰性好；测量范围度宽结构紧凑。 缺点：不能长期保持校准特性流体物性对流量特性影响较大。优点：结构简单，使用方便；适用于小管径和低流速；压力损失较低。缺点：耐压力低，有玻璃管易碎。 明渠流量计的工作原理通常也是采用超声回波技术，通过测量流量槽（堰）液位高度，在京仪表内部的微处理器运算得到流量。由于是非接触测量，能在较恶劣的环境中应用。 优点：不用安装管道便可对流量进行监测，非常适用于污染源排污的在线监测。 缺点：可测流体的温度范围受明渠换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200以下的流体。另外，明渠流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1500m／s左右，被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10－3数量级．若要求测量流速的准确