摘要:目前國內(nèi)尚無針對污水處理終端排放流量計量系統(tǒng)在線校準(zhǔn)的國家或行業(yè)規(guī)范，通過對大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析并進(jìn)行測量不確定度評定后，建議污水流量計量系統(tǒng)其最大允許誤差確定為+5.0%，確保污水處理流量計量系統(tǒng)的計量結(jié)果既能符合現(xiàn)有在線校準(zhǔn)的技術(shù)能力,又能滿足有關(guān)部門的監(jiān)管要求。
　　污水處理終端排放流量計量系統(tǒng)一般選用0.5級或1.0級速度式電磁、超聲流量計作為主要計量器具。其工作原理是通過測量封閉管道中滿管流流動速度，從而推算出管道內(nèi)流體的總流量,并以此總流量作為結(jié)算污水處理費(fèi)的依據(jù)，所涉金額巨大。因此為保證系統(tǒng)計量結(jié)果的正確率,需要定周期地對流量計進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。但由于此類流量計口徑大、體積大，一次安裝后難以或不便拆卸，因此，大多只能在現(xiàn)場采用標(biāo)準(zhǔn)表比對法對其示值正確率進(jìn)行在線校準(zhǔn)。試驗(yàn)表明,在線校準(zhǔn)的結(jié)果一般都達(dá)不到此類流量計標(biāo)稱的0.5級或1.0級的精度等級。然而，目前國內(nèi)尚無針對污水處理終端排放流量計量系統(tǒng)在線校準(zhǔn)的國家或行業(yè)規(guī)范。本文將探討如何合理確定計量性能指標(biāo)，使得污水處理流量計量系統(tǒng)的計量結(jié)果既能符合現(xiàn)有在線校準(zhǔn)的技術(shù)能力，又能滿足有關(guān)部門的監(jiān)管要求。
1有關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的配備要求
　　根據(jù)國家有關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，用能和排污單位應(yīng)當(dāng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)定配備用能和排污計量器具。因此，我們收集了以GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》為基礎(chǔ)的系列行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，整理得到進(jìn)出用能單位水量計量的水流量表(裝置)配備要求，如表1所示。
 
　　從表1可以看出，鋼鐵、化工、紡織、煤炭和制漿造紙企業(yè)的水流量表(裝置)配備要求，直接引用了GB17167-2006的條款，即用于進(jìn)出用能單位水量計量，管徑不大于250mm的為2.5級;管徑大于250mm的為1.5級。其他行業(yè)如火力發(fā)電企業(yè)、有色金屬冶煉和石油石化行業(yè)則將水量的計量細(xì)分為凈水、污水或熱水，或概括為進(jìn)出企業(yè)各種水量計量,并分別規(guī)定了計量器具.的精度等級要求，對用于污水計量的水流量表:(裝置)，無論口徑大小均為2.5級。
GB24789--2009《用水單位水計量器具配備和管理通則》適用于獨(dú)立核算的工業(yè)企業(yè)，其他用水單位參照執(zhí)行。根據(jù)污(廢)水的特性，工業(yè)企業(yè)一般優(yōu)先選取非接觸式明渠流量計配合專門的堰、槽進(jìn)行流量測量。因此該標(biāo)準(zhǔn)對于污(廢)水計量器具配備的精度等級要求，應(yīng)該是特指明渠堰槽流量計,不在本文探討的范疇。
　　通過以上分析可知，污水處理流量計量系統(tǒng)選用0.5級或1.0級的管道流量計是優(yōu)于有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)配備要求的。但是，我們近幾年在線校準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果，以及在線校準(zhǔn)方法的測量結(jié)果不確定度評定分析表明，即使污水處理流量計量系統(tǒng)的精度等級確定為2.5級，現(xiàn)行的在線校準(zhǔn)方法的測量結(jié)果也無法滿足其規(guī)定的要求。
2在線校準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果分析
　　管道式大口徑流量計的在線校準(zhǔn)方法，一般為標(biāo)準(zhǔn)表比對法、利用蓄水池作為測量容器的液位落差法和檢測電氣參數(shù)法，比如CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準(zhǔn)要求》中，規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)表比對法和電氣參數(shù)檢測法。在不得已情況下采用驗(yàn)證方法，如經(jīng)常采用的物料平衡法、熱量平衡法、設(shè)備能力法、流量增量驗(yàn)證法等。近年來發(fā)展起來的非實(shí)流法校準(zhǔn)液體超聲流量計的現(xiàn)場校準(zhǔn)方法，主要是通過測量聲速來實(shí)現(xiàn)液體超聲流量計現(xiàn)場校準(zhǔn)，適用特大口徑的流量計,如國家頒布實(shí)施的JJF1358--2012《非實(shí)流法校準(zhǔn)DN1000~DN15000液體超聲流量計校準(zhǔn)規(guī)范》。
　　本文在線校準(zhǔn)試驗(yàn)采用1.0級夾裝式時差法.超聲流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表，被測流量計是管道大口徑電磁流量計，校準(zhǔn)測量時間為20~30min。在線校準(zhǔn)方法參照J(rèn)JG1033--2007《電磁流量計檢定規(guī)程》和CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準(zhǔn)要求》。2012年、2013年的部分試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，其余約60臺電磁流量計的試驗(yàn)結(jié)果以計量誤差分布圖給出，如圖1所示。
 
　　從表2和圖1中可以看出，其計量誤差大部分在±5%左右，但有的誤差甚至超過±10%，最大的計量誤差接近±20%。究其原因，除流量計選型有誤(實(shí)際管道流速在流量計規(guī)定流速的下限附近或以下)，安裝不規(guī)范.(如閥門件擾流等)，直管段不足和存在非滿管流等缺陷需要進(jìn)行改造外，還有現(xiàn)場在線校準(zhǔn).時諸多因素的影響。
 
2.1污水介質(zhì)特性的影響
　　污水中含有的化學(xué)物質(zhì)、生物物質(zhì),或者經(jīng)過污水處理后夾帶的活性污泥等會嚴(yán)重影響類似電磁流量計等設(shè)備的正常運(yùn)行;污水中還含有大量雜質(zhì)、漂浮物等致使電導(dǎo)率不易控制，電極端子正常工作時間短，所有接觸式測量方法都會在--定時間內(nèi)精度嚴(yán)重漂移，造成計量結(jié)果不準(zhǔn)，甚至設(shè)備停用。污水還有另外-一個特性，它一般為重力流，在這種自由的條件下易形成非滿管流,管道中經(jīng)常產(chǎn)生大量的氣泡"，這對于電磁流量計，特別是夾裝式時差法超聲流量計(標(biāo)準(zhǔn)表)測量結(jié)果的影響非常大。
2.2現(xiàn)場安裝管路條件的影響
　　現(xiàn)場安裝條件不能滿足超聲流量計夾裝的基本條件，導(dǎo)致流場分布不均勻，測量結(jié)果發(fā)生偏離。根據(jù)文獻(xiàn)[2]現(xiàn)場安裝管路條件對于校準(zhǔn)結(jié)果的影響范圍為+(4.0%~5.0)%。如現(xiàn)場確實(shí)無法將超聲流量計夾裝在阻力件之前，需考慮在測量結(jié)果上附加流場不均勻帶來的誤差。
2.3超聲流量計(標(biāo)準(zhǔn)表)的重復(fù)性及再現(xiàn)性的影響
　　重復(fù)性及再現(xiàn)性對于檢定結(jié)果的影響范圍為±0.2%~0.4%，這相對于1.0級的標(biāo)準(zhǔn)表是不可忽略的。
2.4由校準(zhǔn)方法過程產(chǎn)生計量誤差的影響
　　采用夾裝式超聲流量計在線校準(zhǔn)時，在使用前需測出測量管內(nèi)徑，還需確定管道是否有內(nèi)襯及其材料特性，并輸人到轉(zhuǎn)換器中。在試驗(yàn)過程中，管道壁厚、內(nèi)徑參數(shù)測量的正確率以及管道內(nèi)襯的選擇對在線校準(zhǔn)的結(jié)果影響很大。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，試驗(yàn)時管道壁厚設(shè)置減小0.5mm,測量結(jié)果偏移0.37%，設(shè)置不同管道內(nèi)襯材料對于測量結(jié)果的影響范圍為±(0.5%~1.0)%。
3在線校準(zhǔn)測量結(jié)果不確定度的評定分析
　　由安裝在測量管道上的一對超聲波換能器相向交替或同時收、發(fā)超聲波，利用超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播速度之差與被測流體流速關(guān)系求取流速，再通過流速來計算管道內(nèi)流量。
數(shù)學(xué)模型為:
 
　　以1.0級時差法超聲流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表，測量標(biāo)稱0.5級DN600管道電磁流量計為例進(jìn)行測量結(jié)果的不確定度評定分析，評定過程及結(jié)果如表3所示。.
 
　　若假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)表的精度等級為0.5級，其余分量均不變時，代人表3計算后，其測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U,=1.3%,k=2。
4結(jié)論
　　通過對大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，并對其測量不確定度進(jìn)行評定后,按照J(rèn)JF1094--2002《測量儀器特性評定》關(guān)于測量儀器示值誤差符合性判定的基本要求，即評定示值誤差的測量不確定度(U95或k=2時的U)與被評定測量儀器的最大允許誤差的絕對值(MPEV)之比小于或等于1:3,即滿足U95≤1/3-MPEV時，示值誤差評定的測量不確定度對符合性評定的影響可忽略不計。因此，按表3測量不確定度的評定結(jié)果，只有當(dāng)則被測流量計的最大允許誤差約為+5%時，上式才成立。
　　綜上所述，盡管國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對排污計量器具規(guī)定其精度等級為1.5級或2.5級，但我們?nèi)越ㄗh對污水處理流量計量系統(tǒng)其最大允許誤差規(guī)定為±5.0%。當(dāng)然，隨著今后技術(shù)進(jìn)步和對在線校準(zhǔn)方法的深入研究，在線測量結(jié)果的精度也會進(jìn)一步提高。

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