流量、液位、水质数据是排水管网、排水泵站和污水处理厂精准运维管理的基础,其中流量的准确与否又是排水运维质量管控的难点与重点。
流量测量有如下特点:
① 流量管理是城市排水运维的基本要素;
② 流量设施投入小,效益大;
③ 有多种排水流量测量方法与设备,但须有合适的应用场景及正确的安装;
④ 受排水管网中杂质、有害气体的影响,测量设备容易被缠绕、损坏,导致数据失准;
⑤ 缺少排水流量计在线校准的标准和方法。
排水系统流量精准测量需要解决的问题:
① 进一步挖掘排水可靠流量数据的价值;
② 降低流量测量误差(常见为20%以上);
③ 减少对流量计的维护工作量(常见1周左右);
④ 提高流量测量设备的寿命(常见1~2年);
⑤ 采用可靠的在线校准方法,校核流量测量数据的准确性。
目前,这些问题已在排水行业开始引起重视。
流量测量≠流量计;流量测量=准确的流量计+合理的测量点+适合的安装方法+科学的数据分析。
排水管网流量计的发展史
流量计英文名称是flowmeter,全国科学技术名词审定委员会把它定义为:指示被测流量和(或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表。
流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。按介质分类:液体流量计和气体流量计。
计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一,它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作,对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用,特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代,流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。
工程上常用单位m3/h,它可分为瞬时流量(Flow Rate)和累计流量(Total Flow),瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量,流过的物质可以是气体、液体、固体;累计流量即为在某一段时间间隔内(一天、一周、一月、一年)流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量,所以瞬时流量计和累计流量计之间也可以相互转化。
早在1738年,瑞士人丹尼尔伯努利以第一伯努利方程为基础利用差压法测量水流量。后来意大利人G.B.文丘里研究用文丘里管测量流量,并于1791年发表了研究结果。
1886年,美国人赫谢尔应用文丘里管制成了测量水流量的的实用测量装置。
20世纪初期到中期,原有的测量原理逐渐走向成熟,人们不再将思路局限在原有的测量方法上,而是开始了新的探索。
到了30年代,又出现了探讨用声波测量液体和气体的流速的方法声波测量流量的方法,但到第二次世界大战为止未获得很大进展,直到1955年才有了应用声循环法的马克森流量计的问世,用于测量航空燃料的流量。
20世纪的60年代以后,测量仪表开始向精密化、小型化等方向发展。
随着集成电路技术的迅速发展,具有锁相环路技术的超声(波)流量计也得到了普遍应用,微型计算机的广泛应用,进一步提高了流量测量的能力,如激光多普勒流速计应用微型计算机后,可处理较为复杂的信号。
现有排水系统流量计的测量原理都是清晰、明确和可验证的; 每款成熟的排水系统流量计,都需要长期的理论探索、试验验证,以及不断的产品迭代。
流量计的选择
前后平直段长度; 测量精度要求; 几何形状(外形、尺寸); 当前水位和高水位; 预计当前流速; 测量介质的浊度(河水、雨水、污水等); 流动模式(湍流/对称); 供电和通信方式;
安装点的选择
雷诺数对流速剖面的影响; 前后平直段、流速断面和测量精度的关系。