刘荣荣 宋雪松 常 永

1河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）2郑州大学综合设计研究院有限公司（450000）

0 概述

随着社会的发展，人们日常生活、工业及其他行业对水的的需求量一直呈增长的趋势。尤其是像我国这样的贫水国家，水资源的不足越来越明显。因此，对水资源的合理的分配以及节约用水，已是刻不容缓。

同时，随着工业以及经济的发展，水环境的污染变得越来越严重，导致可利用的水资源量减少，最终将影响到人类的日常生活。所以，对于污水排放的控制和治理，逐渐成为了给排水工程关注的大问题。

在水资源的管理分配，对污水进行排放的控制和治理中都需要有计量设备的合理选用问题。如何科学的选择计量设备，并正确地加以应用，以获得最大的经济和环保效益，是目前需要重视的问题。

1 计量设备

1.1 电磁流量计

电磁流量计根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表，主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等组成，流量的测量不受流体的密度、黏度、温度、压力和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，测量精度高。可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20∶1以上，适用的工业管径范围宽，最大可达3m，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量，不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，而且线性好，因此可将测量信号直接用转换器线性地转换成标准信号输出，可就地指示，也可远距离传送。传感器对所需的直管段较短，一般为前5D后3D。可测正向流量和反向流量，广泛用于自来水、工业水、污水处理、冶金、化工、纺织、造纸、电力、制药、食品等工业。

水利部门的水流量测量主要用于水资源的分配、管理、水道完工、水力发电效率的测量，防洪排洪、水力模型试验等应用。生活污水中含有复杂物质，其多靠重力自流、流速很低。新设计的自来水和市政排水管网一般会为未来的发展留有足够余地，导致新建管网中部分支管流量通常很低，且在随四季和昼夜的变化而进行很大程度的变化。针对这些情况，只有电磁流量计可以达到测量目的。

对电磁流量计的选择需要考虑到的因素是：流速、全流量和范围度；口径；液体电导率；液体中中含有混入物；在选择零部件材料时，考虑跟液体需要进行直接接触的情况，需要正确的进行选择[1]。

1.2 转子流量计

转子流量计通过改变流体的流经面积来维持转子，在流速、浮力和转子重量三力平衡后，通过磁耦合传到刻度盘指示流量。主要由从下向上逐渐扩大的锥形管和在锥形管中可沿中心线上下自由移动的转子组成。一般有金属和玻璃转子两种流量计，前者常用于工业，后者用于小管径腐蚀性介质。

转子流量计结构组成非常简单，使用方便、成本低、量程比大、能够比较直观的显示测量值，易于安装和维护，广泛用于复杂，恶劣环境和各种介质条件下的流体测量和过程控制。适用于小管径，玻璃管的管径≤100mm，金属管的管径≤150mm，低流速（＜1.5m/s）；一般用于从下到上的垂直管道安装，现在也有可水平安装的转子流量计；如果适用液体与出厂额定液体不同，则应该对流量指示值进行修正。

转子流量计选用时需要考虑的主要问题如下:在选择类型时，应考虑将玻璃管转子流量计用于单一液体或气体，而应将带护套的金属管转子流量计用于较高的测量温度。在进行量程选择时，需考虑待测流体的实际密度；还需要考虑转子的形状及流体黏度对流量测定的影响[2]。

1.3 超声流量计

超声流量计是通过检测流体流动对超声束或者超声脉冲的作用进行流量检测的设备。有多种方法可对信号进行检测，如传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、相关法及噪声法等。由于其需要复杂的测量线路进行信号的精确转换和传输，只有依靠成熟的集成电路技术才得以实现，所以超声流量计在近年来发展迅速。目前产品可达到比较先进的水平，广泛应用于多个不同的领域，包括给排水在内。

超声流量计可用于测量供水和排水中的固体颗粒，悬浮物或气泡。超声流量计可以适用于除混凝土管以外的其他所有硬质材料管道。

对于超声流量计来说，它所具备的不同于其他的特性有：适用于测量不易接触和观察的流体的流量；与水位计联动可进行敞开水流的流量测量；比较适合用于大型管道；能够对固相或者是含气泡较多的液体进行准确的测量；可测量非导电性液体；当存在内衬太厚或发生腐蚀的情况，就可能使超声波传播途径的改变导致测量不准；管径不得太小，国内产品不能小于25mm；测量精度不高。

使用超声流量计时需要考虑以下情况：根据所要检测的流体性质采用合理的检测方法；悬浮颗粒物含量范围；测量精确度；管道材质、使用年限及壁厚；直管段的要求；选择转换器类型[3]。

1.4 质量流量计

质量作为一种基本的物理参数，不受到其他因素的影响。在科学研究以及工业生产过程中所需要的一般是流体质量。常用的流量计，通常得到的是流体的体积流量，需要通过许多的中间环节如测量流体的温度、压力、密度和体积之后，通过换算间接获得流体的质量。对于许多的中间环节来说，很难保证测量的精确度，导致结果误差会很大。

使用质量流量计可以直接得到需要的质量流量，并且与被测介质的其他因素没有关系。气体和固体颗粒在被测介质中是否均匀分布，对测量的精度也没有明显影响[4]。

1.5 涡街流量计

涡街流量计作为一种体积流量计，能够测量气体或者是液体的体积流量，以及标准状况下的体积流量或者是质量流量。

涡街流量计具备不同于其他流量计的特性是:压力的损失相对较小，量程比宽，测量精确度比较高，测量精度基本不会受到介质其他参数的影响。涡街流量计在管道中没有可以活动的部件，结构简单，使用寿命长，易于维护，测量元件无法直接的跟介质接触，应用比较可靠，能够输出脉冲信号，易于远距离传输。涡街流量计可以输出点信号，远程显示瞬时流量或流体量，无需外部电源，特别适用于不方便外接电源的地方，该仪表可测流体有气体、蒸汽和液体流量。目前依托计算机的发展，可与其组合成智能型流量计，精度更高，更易于操作和控制，是新一代的涡街流量计。

涡街流量计进行选择时需要考虑的是:口径的正确选择；不适用于雷诺数Re＜2×104的流体；考虑测量准确度、流量计的适用的环境和条件、运行生产的成本等。

1.6 涡轮流量计

涡轮流量计，它是一种速度式流量计，主要构成有涡轮流量变速器和指示积算仪。涡流传输将流量信号转换为电信号，由指示积算仪显示被测介质的体积流量和总液体量，并输出点信号。

涡轮流量计它所具备的不同于其他的优点是，准确性比较强、压力损失相对来说比较小、量程比宽等。它可以对多种液体或气体的瞬时流量进行测量，包括总液体量也可以进行测量，并可以通过输出电信号的形式来控制流量[5]。

1.7 孔口式计量设备

孔口计量是利用孔口在恒定浸没深度下出流的稳定流量来计量，流量的大小可通过改变孔口面积来调节，由浮体、孔口和加药软管组成。

孔口计量设备适用于药液池液位恒定的情况。

1.8 三角堰计量设备

三角堰计量，是一种比较传统的计量方法，它相对来说比较简单准确，而且可靠。三角堰测量设备的组成成分有计量槽槽体，三角堰和浮球标尺。三角堰计量设备，在工程上使用时，常将它用于大流量和中流量液体药剂的计量。

1.9 虹吸计量设备

虹吸计量设备是利用调节恒位水箱液面与虹吸管出口的高差来控制计量加药量的一种计量设备，主要由调节装置、槽体、虹吸管、漏斗等组成。虹吸计量设备适用于中水量、小水量的药剂计量。

1.10 激光多普勒流速计

激光多普勒流速计由光路系统、信号处理系统和记录系统组成。

激光多普勒流量计的特点是精确度高，动态反应快，测量范围宽，线性好，方向灵敏性好，空间分辨率高，属不接触测量，对流场不破坏等，但要求介质有一定的透明度和含有适量散射粒子。

除上述计量设备外，还有测量液、固两相流中固体介质质量流量的电导率式流量计，以及相关流量计、散射流量计、冲量式流量计、核磁共振流量计等，都有各自不同的原理和特点。

除上述计量设备外，还有测量液、固两相流中固体介质质量流量的电导率式流量计，以及相关流量计、散射流量计、冲量式流量计、核磁共振流量计等，都有各自不同的原理和特点[6]。

2 结论与展望

以上是对给排水工程中各种计量设备的分析，在水处理工艺中，计量设备发挥着重要的作用，每种设备都有不同的特点和应用场所，在实际应用中，应对各种因素综合考虑后进行合适的选择，以得到最好的处理效果。