管道法兰式电磁流量计及投入式液位计在自来水处理中的应用分析

1 引言
沈阳水务集团有限公司八水厂是沈阳市*大*先进、自动化程度*高的地表水处理厂，水厂1992年建成，日供水量45万吨，占沈阳市总供水量的三分之一。在现代化水厂中，自动化仪表是水厂中应用的*直接的设备，每一个生产过程都有相对应的仪表，通过各种在线水质监测仪有效的检测各工艺参数，仪表测定值与设定值之间连续进行比较、反馈，根据这些参数的数据进行手动或自动控制调节，从而能够科学的指导生产、降低能耗、保证水处理质量、确保水质安全。仪表还具有连续检测、越限报警的功能，便于及时处理事故。自动化仪表按功能可大致分为两类：一类属于监测生产过程物理参数的仪表，如监测液位、流量、压力等。另一类属于检测水质的分析仪表，如检测水浊度、余氯、PH值等。本文主要分析简述了自来水厂的主要监测项目，并针对这些检测项目分析了管道法兰式电磁流量计、投入式液位计、压力变送器、浊度仪，余氯分析仪，流量计，液位计，PH仪等常见的自动化检测仪表在自来水处理中的应用。
2 仪表系统
2.1 水务工程常用仪表
水务工程常用自动化仪表主要由三个部分组成：
(1)传感器，利用各种信号检测被测模拟量。
(2)变送器，将传感器所测量的模拟信号转换为4-20mA电流信号，并送到可编程序控制器中。
(3)显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。
这三个部分有机的结合在一起，缺少其中任何一部分则不能称为完整的仪表。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在自来水生产中得到了广泛的应用，而且自动化检测仪表内部具有与PLC连接的接口，更是自动化控制系统中重要部分，被称为自动化控制系统的眼睛。作为自动化控制不可或缺的组成部分，仪表在自动化控制时起到了对相关数据的测量作用，同时对于收集到的电气系统信息也可以进行整合，有利于生产管理人员进行决策。而仪表的自动化则是指无人条件下进行的数据测量与处理能力，并且可以对数据实行远距离传送，所以仪表是实现自动化控制的前提条件。
2.2 水务工艺流程仪表系统
水厂工艺流程参见图1所示。
3 自来水厂主要监测项目
3.1 浊度监测
浊度是反映水中悬浮物，泥沙、黏土、藻类、有机物质等的含量。通过浊度检测来分析原水经过沉淀、过滤等一系列过程后，水质是否达标。包括原水浊度、质沉淀过滤后的浊度。
3.2 余氯监测
余氯检测反映出经过加氯消毒半小时后水中尚存的氯含量以确保其杀菌能力，包括滤池，送水泵房都要对余氯进行监测。
3.3 流量监测
自来水厂的进出口流量是对产水量统计、水成本计算、官网漏失率和能源损耗计算有重要意义。流量测量根据水的流量工况、测量范围、可靠性要求、精确度要求等不同，选择管道法兰式电磁流量计等不同的测量仪表。
3.4 液位监测
自来水厂液位监测的方法多种多样，包括浮力式，静压式，电气式，超声波式等，目前我厂液位检测内容包括稳压井水位，滤池水位，蓄水池水位等。
3.5 压力监测
压力值是指供水管道内横截面上承受的力。一般情况下，如果就管路和出口来说，压力越大，通过的流量就越大，压力和流量成正比关系。
3.6 PH监测
PH值对水质变化、微生物繁殖、腐蚀性等有着重要影响，按照我国的《生活饮用水卫生规范》规定，自来水厂*终供水的PH值应在6.5~8.5范围内。在自来水厂的稳压井、沉淀池、滤池、送水泵房等处都需要进行PH值检测。
4 水务仪表应用技术
4.1 浊度仪
浊度即水的混浊程度，由水中含有微量不溶性悬浮物质，胶体物质所致，单位NTU。浊度仪一般都是通过探测水样中悬浮粒子的散射强弱来测定水的浊度。其原理是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。
4.2 余氯分析仪
余氯是水中余留的游离性氯和结合性氯的总称，余氯分析仪用来测量处理滤后水中的游离余氯。在厂区出厂水安装余氯分析仪，实时监控出厂水的余氯值，将测量的结果传输到PLC及上位机，当实测浓度小于设定浓度时，自动控制系统调解加氯量，以便控制加氯量。
4.3 流量计
自来水厂中常见的流量计包括管道法兰式电磁流量计和超声波流量计。管道法兰式电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。其测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响。超声波流量计分为捆绑式和插入式，是通过检测流体流动对超声脉冲的作用以测量流量的仪表。采用时差式测量原理，一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时*二个探头同样发射信号被*一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差，根据推算可以得出流速和时间差之间的换算关系，进而可以得到流量值。
4.4 液位计
超声波液位计和投入式液位计是水厂中*常用的自动化检测仪表，超声波液位计的传感器由一对发射、接受换能器组成。发射换能器面对页面发射超声波脉冲，超声波脉冲从页面上反射回来，被接收换能器接收，根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可换算成液位。投入式液位计是利用液体静压与高度成比例的原理，通过先进的传感元器件将静压转换为电信号，可以直接投入到液体中。
4.5 压力变送器
压力变送器是一种压力传感器，接受压力变量，然后依据一定比例转换成标准信号，*后将标准信号输出的仪表。压力变送器主要将液体的物理压力参数转变成标准的电信号传送给数显表。其工作原理是将采集到的压力信号传递到电子设备，就是将水压的力学信号转变为电流，由于电子信号与电流大小成正比，因此可通过隔离片及原件内的填充液压传送至测量膜片的两侧。
4.6 PH仪
PH仪是测量和反应溶液酸碱综合度的重要工具。原水的PH值一般波动较大，且受当地的地质条件影响而各有不同，为了满足生活用水的PH值要求，自来水厂需要进行PH值的检测，PH值在6.5-8.5范围内的自来水才能进入供水管网。PH分析仪使用氧化还原电*的方法来检验水中的酸碱度，测量范围是0-14，实时监测原水的PH值和出厂水的PH值。
5 结束语
自动化仪表在自来水厂自动化控制中应用越来越广泛，合理的使用在线仪表能够实现水厂的现代化管理，为供水水质提供有力保证。选用仪表时应做到稳定可靠，操作简单，安装方便，能连续测量，反应灵敏，便于维护。在仪表日常巡视中要检查采样水流速，缓冲液用量以及仪表报警灯是否正常。