为使仪表可靠地工作,提高测量精确度,不受外界寄生电势的干扰,传感器应有良好的单独接地线,且接地电阻应小于 10Ω ,尤其是安装在阴极保护管道上时。如在天津水源厂出厂干管上安装的电磁流量计,由于管道采用了阴极保护,防护电解腐蚀的管道内壁和外壁之间是绝缘的,被测介质没有接地电位,所以,将传感器接地环装在传感器的两个端面上,与连接管道的法兰绝缘。传感器与接地环用接地线相连,并引至接地极。管道法兰之间用电缆相连但不连到传感器上。法兰连接螺栓用绝缘衬套和垫圈隔离。该电磁流量计自投产使用以来,效果一直较好。
转换器应安装在符合其防护等级要求的场所,在满足安装环境、使用要求的前提下,转换器与传感器之间的距离和连接电缆越短越好,以节约投资,减少可能产生的强电信号的干扰。
b. 超声流量计
最近十几年来,由于电子技术的发展,超声流量计才得以应用于流量测量。利用超声流量计进行测量的方法有很多种,其中较为典型的是时差法和多普勒法。净水厂多选用时差法流量计,其方法是在测量管道上安装两个换能器,因顺流与逆流流速差别的影响,测量从发射到接收而产生的时间差,据此测出流速。
超声流量计的主要优点:
(1) 安装维护方便。随着夹装式传感器的广泛使用,在安装和维护超声流量计时不需在管道上打孔或切断流量,就可在已存在的应用场合很方便地进行安装,尤其适用于大口径管道检测系统。
(2) 口径范围大,且价格不受管径影响。
(3) 测量可靠性高。
(4) 无压力损失。
(5) 不受流体参数影响。
(6) 输出标准化直流信号,可方便地进入自控系统。
选用超声流量计要特别注意传感器的安装误差、管道内壁结垢、防腐层均匀与否,这些因素对测量结果影响很大。另据超声流量计的测量原理,只有流速分布均匀时才能保证测量的精确度,所以在流量计的上下游要有足够的直管段,参考各种资料及流量计的使用手册,要求上游最少不小于 10D ,下游大于 5D 。
由于自来水行业为连续生产,进行不间断计量是极为重要的,所以一般安装于管道上的流量计不能经常拆卸送检,一般做法是采用精确度较高的便携式超声流量计,按周期送国家认证单位进行校准,作为企业的标准器具,再用比对的方式定期检测在线流量计。这需要设计人员在设计时应根据使用单位要求,考虑将来生产管理的需要,预留出比对测量的空间,以方便用户,即将流量计井做得稍大一些,除安装固定式流量计外,还应如图 1 所示预留出便携式流量计测量的空间。
4. 浊度的测量
浊度是水体浑浊程度的度量,也就是水体中存在微细分散的悬浮性粒子,使水透明度降低的程度。浊度仪是测量水体浑浊程度的仪器,主要用于对水质的监测和管理。
净水厂负责供应居民生活用水和工业用水,供水的质量直接涉及人民的健康、安全,以及食品、酿造、医药、纺织、印染、电力等各行各业的正常生产和产品质量。浊度是一项很重要的水质指标,因此对浊度仪的选择显得尤为重要。浊度仪可分为目视浊度仪和光电浊度仪两大类。光电浊度仪就其用途可分为工艺监控 ( 连续测定 ) 浊度仪和实验室 ( 包括便携式 ) 浊度仪,就其设计原理又可分为透射光浊度仪和散射光浊度仪。
由于散射光浊度仪对水的低浊度有较高的灵敏度,准确度高,相对误差小,重复性好,水的色度不显示浊度,且散射光与入射光强度比可呈线性关系,故 1992 年 9 月世界卫生组织公布的《饮用水水质准则》中规定将散射光浊度仪作为测定仪器。同时, “ 供水行业 2000 年技术进步发展规划 ” 中已明确规定一类水司管网水浊度指标为 1NTU 。
在净水厂设计中常用 HACH 公司的 1720D 、 SS6 系列浊度仪 ( 属于散射光式浊度仪 ) 。
在滤后水及出厂水的测量中,一般采用 1720D( 原为 1720C) 系列浊度仪。使用时水样连续流入浊度仪,流经脱泡器以排空水流中的气泡,然后进入浊度仪的中柱内,上升至测量室并溢过其边缘进入排放口。聚光束从传感器头部组件中向下投射到浊度仪主体内的水样中,浸在水样中的光电管测量水中悬浮固体 90° 方向的散射光,散射光的量与水样的浊度成正比。 1720D 不需采用样品池,这样可减少杂散光,提高测量准确度。 1720D 的准确度为: 0~40NTU 范围内为 ±2% , 40~100NTU 范围内为 ±5% ,分辨力为 0.001NTU ,响应时间为 75s 。
测量滤后水的浊度仪多安装于滤站管廊内,可采用壁挂或柜装,出厂水的测量一般在送水泵房设置水质仪表间,将浊度仪及其他水质检测仪表置于仪表间内,再将信号引至监控站。
虽然 1720D 的测量范围为 0~ 100NTU ,但最好不用其测量滤前水,因为虽然光学上能测到 100NTU ,但在生产使用上会带来许多不便。测量源水及滤前水多使用 SS6 系列表面散射式浊度仪,它是将光束射在液体表面,测定来自液面的散射光,避免了光学系统与水样直接接触,消除了清洗流通池时带来的信号丢失,如图 2 所示。
SS6 系列的测量范围为 0~9999NTU ,一般地表水厂的源水均在此范围内。它在 0~2000NTU 范围内的准确度为 ±5% , 2000~9999NTU 范围内准确度为 ±10% 。
浊度仪取样点的选择应与工艺专业紧密结合,选取最有代表性的点,取样孔最好不要开在被取样管道的顶部,避免将管道中的气泡抽进取样管而影响浊度仪的测量准确度,水样的提取最好用小型采样泵取样,保证取样管内有一定流速,不易在管道内壁结垢。取样管道的口径应根据仪表取样水的总需要量决定。