明渠超聲波流量計

隨著環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，我國對建立環(huán)境管理體系，加大環(huán)境監(jiān)測力度提出了更*要求。目前，國內(nèi)重點排污企業(yè)均安裝了 污水自動監(jiān)測系統(tǒng)，保證污水排放的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r上傳至市、省環(huán)境監(jiān)測部門和國家環(huán)保主管部門。為了保證上傳數(shù)據(jù)的有效性，國家環(huán)保部發(fā)布了 HJ/T355－2007《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)運行與考核技術(shù)規(guī)范》和HJ/T356－2007《水污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范性文 件。這些文件對有關(guān)水質(zhì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)（如化學(xué)需氧量CODcr、氨氮NH3－N、總磷TP、pH值）等，詳細(xì)規(guī)定了試驗項目和數(shù)據(jù)要求，但對如何保證水量的 流量監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)*，卻沒做要求。

隨著主要污染物總量減排監(jiān)測要求的提出，這種情況日益被發(fā)現(xiàn)和重視。2014年底環(huán)境監(jiān)測部門已有人提出關(guān)于污水流量監(jiān) 測質(zhì)量監(jiān)督檢查的技術(shù)和方法。但從流量計量*的角度來看，環(huán)監(jiān)部門提出的方法僅對相關(guān)計量檢定規(guī)程項目進(jìn)行了簡化和重組，并沒有進(jìn)行深入的計量技術(shù)分 析，無法保證現(xiàn)場流量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)*度。而本文則根據(jù)現(xiàn)場檢定明渠污水流量計的大量樣本數(shù)據(jù)，做出了一定的研究分析，為進(jìn)一步準(zhǔn)*實現(xiàn)污水流量在線監(jiān)測打下了 一定的基礎(chǔ)。

1 污水流量測量

1.1 原理及組成

由于排污口*化和視頻監(jiān)控的需要，污水流量自動監(jiān)測系統(tǒng)以堰槽式明渠流量計為流量計量的主要方式。堰槽式明渠流量計的 原理是在明渠中設(shè)置*量水堰槽（如巴歇爾量水槽和矩形薄壁堰等），并按規(guī)定位置測量水位，則流過堰槽的流量與水位呈單值關(guān)系，根據(jù)相應(yīng)流量公式或經(jīng)驗關(guān) 系式，將測出的水位值換算成流量值。流量計由*量水堰槽和液位流量轉(zhuǎn)換儀表（二次儀表）所組成。如圖1所示。

圖1 堰槽式明渠流量計系統(tǒng)示意圖

據(jù)統(tǒng)計，本次試驗污水流量自動監(jiān)測系統(tǒng)共計348臺堰槽式明渠流量計。其中，巴歇爾槽式占68.2%，矩形薄壁堰占14.5%，其他堰槽類型占17.3%，本文以*巴歇爾槽明渠流量計為例進(jìn)行分析。

1.2 *巴歇爾槽明渠流量計算的數(shù)學(xué)模型

*巴歇爾槽流量Q按下式計算：

    （1）

式中：C為流量系數(shù)；b為喉道寬度，m；ha為實測液位，m。

由*巴歇爾槽明渠流量計的基本原理和流量計算公式可知，流量測量的準(zhǔn)*度直接依賴于流量系數(shù)C的準(zhǔn)*度、喉道寬度測量的準(zhǔn)*度和實測液位的準(zhǔn)* 度。其中，實測液位的準(zhǔn)*度評估又包含三個因素的影響：液位計測量的準(zhǔn)*度、測量液位計零點的儀器的測量準(zhǔn)*度和液面的擾動情況。

2 現(xiàn)場流量測量準(zhǔn)*度的影響因素

通過上述分析，我們可以總結(jié)出基于明渠流量計的污水在線監(jiān)測系統(tǒng)中，影響流量測量準(zhǔn)*度的主要因素有以下幾個方面：

1）堰槽的類型，主要*定流量系數(shù)的測量準(zhǔn)*度；

2）實測液位的準(zhǔn)*度，主要取決于液位計測量的準(zhǔn)*度和測量液位計零點的儀器的測量準(zhǔn)*度；

3）液位測量的重復(fù)性，由液面的擾動或平穩(wěn)程度決定，主要影響多次液位測量讀數(shù)的平均值的測量準(zhǔn)*度；

4）堰槽的幾何尺寸，主要取決于喉道寬度（或其他堰槽中的板、槽尺寸）的測量儀器的準(zhǔn)*度；

5）水位－流量轉(zhuǎn)換誤差，由流量計二次儀表的軟件產(chǎn)生。由于各種堰槽明渠流量計的流量計算公式涉及多個參數(shù)，流量計生產(chǎn) 廠家在軟件系統(tǒng)進(jìn)行換算時，各個參數(shù)根據(jù)不同的設(shè)計尺寸范圍以數(shù)據(jù)庫函數(shù)的方式進(jìn)行存儲，由于存儲空間的限制造成無法足夠精*的設(shè)置參數(shù)，因此造成流量計 顯示值的誤差。

2.1 堰槽的類型

明渠流量計在進(jìn)行堰槽選擇時，現(xiàn)場主要考慮流量范圍和設(shè)計施工難度等因素。根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG771－1990《明渠堰槽流量計試行檢定規(guī)程》和各種類型堰槽的相關(guān)ISO國際*，幾種常用堰槽的流量范圍和流量系數(shù)所引入的測量誤差如表1所示。