明渠流量計在污水廠提標改造工程中的選型應用

（上海市政工程設計研究總院集團第十市政設計院有限公司，甘肅蘭州市，730000）丁 琛

流量計作為流體測量儀表，隨著各種工況下流量測量需求的增加，選型要求也在增加。流量計按照被測介質對象分為封閉管道流量計和敞開管道（明渠）流量計。明渠流量計區別于封閉管道滿管流量儀表，是在敞開渠道或者非滿管狀態下具有自由表面自然流的測量儀表。市政行業公用工程常用的明渠流量計依據測量原理主要分為堰法、測流槽法兩大類，明渠流量計以其測量對象的特殊性在渠道流量測量中應用廣泛，特別是在改造工程中結合實際有限條件解決渠道流量測量需求有著重要作用。

1 明渠流量計分類及測量原理

常用明渠流量計按照測量原理主要分為兩大類：堰法、槽法。

1.1 堰式流量計

堰法流量測量儀表在明渠適當位置設置擋板，水流被阻斷，水位上升從堰口流出，測量穩定水位高度便可求取流量。

1.2 槽式流量計

將被測渠道某段通道斷面進行縮小形成喉道部，喉道處流速增加且上游水位被抬高，測量抬高水位求取流量。

2 明渠流量計設計選型原則

針對渠道流量測量特點，考慮以下因素進行比選：①水路大小和形狀，流速范圍、最大流量和最小流量；②檢測精度需求；③現場允許抬高水位和渠道坡度；④被測介質特性，潔凈程度，固態雜質含量，腐蝕性；⑤檢測儀表應用場所和安裝環境條件及儀表接液材質需求。

常用渠用流量測量儀表性能和適用范圍比較歸納如表1所示。

表1 明渠流量儀表特性比較

3 污水廠提標改造工程中明渠流量計具體應用

3.1 工程基本情況

西安市第十污水處理廠現狀處理規模8萬m3/d，提標改造工程新增高效沉淀池、V型濾池等作為深度處理工段，出水水質達到地表水環境質量準Ⅳ類標準。

受改造工程用地限制，高效沉淀池進水管道無法設置封閉管道式流量計，故設計前期并未考慮流量測量儀表。但實際實施過程中，考慮后期工藝處理過程運行的便利和需求，需設置高效沉淀池進水測量儀表用于工藝運行參考。因此，結合現場實際情況及現狀可利用條件，將高效沉淀池進水分配堰作為明渠流量計量水堰，設置流量計用于進水流量測量。

3.2 明渠流量計設計選型

可利用條件：高效沉淀池進水渠深1 800mm，進水分配堰堰長8 000mm，堰高1 100mm，堰前有1300mm直渠段，正常情況下，堰前后液位差200mm。根據高效沉淀池進水流量，確定測量量程為0～3 000m3/h。進水分配堰正常情況下保持200mm液位差，結合明渠流量計安裝條件，可作為天然的水位抬高高度。

根據《明渠堰槽流量計計量檢定規程》JJG（水利）004-2015，可利用進水堰可作為明渠流量計量水堰（等寬矩形薄壁堰），明渠流量計于堰前采用支架安裝。矩形堰渠寬8 000mm，測量流量范圍0～3000m3/h，抬高水位200mm，上游直渠段長度1300mm，其中除上游直渠段長度受限外，其余均滿足等寬矩形薄壁堰適用條件。

考慮到本次流量測量需求僅為后期運行參考，結合供貨儀表的相關技術資料，本次上游直渠段引起的精度問題可通過現場為儀表人工設定曲線進行修正系數調整，雖無法保證與標準薄壁堰儀表同樣的測量精度，但完全滿足本次儀表測量需求。

最終，選用E+HFMU90配套FDU91探頭超聲波明渠流量計，并根據現場實際情況借助專業的儀表技術支持在現場使用儀表線性表格功能對儀表進行調試，實現了利用高效沉淀池進水分水堰對進水流量的檢測。

4 明渠流量計選型應用應注意的問題

通過對明渠流量計測量原理、適用范圍以及儀表特性的分析總結，結合工程應用實例，明渠流量計選型應注意：①明確測量需求，核實好測量范圍、測量精度的實際需求；②落實儀表安裝條件，與工藝專業對接好儀表安裝位置以及安裝條件是否受限制，儀表安裝是儀表檢測精度的保障；③選準儀表形式，根據流量測量實際需求，結合儀表安裝位置條件，對照不同形式儀表的特性及適用范圍選擇合適的儀表。

5 結論

綜上所述，明渠流量計的適用性，在水處理行業中占據著不可替代的地位，并且由于其適用非滿管及敞開渠道流量測量工況的獨特性，在各行業特定的流量檢測工況下均成為獨一無二的選擇。檢測精度的保證與其他流量儀表相同，必須通過滿足儀表使用安裝條件來確保儀表的正常運行，以此作為儀表檢測精度的保障。針對無法避免的儀表使用工況復雜且特殊的情況，需深入了解儀表檢測原理及其特性，從儀表安裝條件入手，針對具體的不利或者受限制的條件，通過相應的軟硬件手段對測量結果進行補償修正，以保證所需求的測量精度。