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TUhjnbcbe - 2021/11/23 22:17:00
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1项目概述

生活污水处理撬是处理平台生活污水重要装置,污水外排流量计是计量外排水排量,为外排水计量和分析提供有效数据。该流量计一直存在计量准确性问题,不能够提供有效准确数据,影响操作人员对外排水的计量分析,更威胁着海洋环境的安全。流量计不准确主要的原因是平台外排水流量较低与安装问题,无法满足电磁流量计满管测量,经过我们对前期设计分析,采取在管道中加装堰板提高外排水在管内液位措施,抵消安装缺陷的因素,保证管内液体满管流经流量计,让流体介质能够覆盖电磁流量计的探针,从而使得流量计能够正常工作,解决了无法准确计量的问题,为海洋环境管理和决策提供准确、及时、动态、全面的流量信息和依平。

2项目解决问题

现场流量计存在安装不符设计要求与实际流量小两个问题,这两个问题是影响流量计准确性根本原因。设计不符要求导致管线内不能够满管,前后距离及弯头影响流体稳定;实际流量小同样使得管内流体较少,不能达到测量感应要求液面,使得传感器不能够正常感应流体。针对该两项问题,分析如下:

2.1安装不符设计要求

本平台污水撬流量计安装空间较小,管线走线受到限制,实际安装偏离安装要求,完全不符合流量计安装要求。本平台排污流量计FQIT使用的是IFC系列的电磁流量计,其工艺流程图如下

流量计工艺流程

为防止所排液体介质对仪表本体变送部件的强腐蚀作用,本平台采用分体式电磁流量计,其由传感器和转换器组成,传感器安装在测量管道上,转换器安装在另一侧,两者间由屏蔽电缆连接。然而任何类型流量计,均有适合本身的安装要求,对管线位置要求及前后直管段要求。任何流量计最基本要求是流量计所处位置流体应该满管,一般没有特殊要求,电磁流量计安装前后管段要求为前5D后3D。该污水流量计安装有如图的技术要求:

安装要求

流量计安装应选择工艺管线低位处,且前后管段满足一定要求,而本平台流量计安装没能够满足该要求。实际安装并没有在低位处,且由于空间限制,没有采用U型管,且前后管段距离也稍偏于设计要求。实际安装如下图:

原实际安装图

本平台污水流量计实际安装存在安装位置没有符合低位要求,下游没有能够高于该流量计的管线。污水经过污水撬处理后,直接进入排污管线,流量计与污水撬之间的连接基本在同一水平线,而流量计下游管线直接排海,因此管内流体存在不满管现象,这也是流量计不准确的最主要原因。

2.2实际流量远小于额定流量

电磁流量计实际使用中流体介质界面必须达到电极位置的高度或以上,传感器结构如下图。电磁流量计测量基于流体导电导磁性,传感器内流体的运动,产生相应感应电势,从而计算流量大小。传感器内的测量感应电势的电极处没有流体流动,电极将检测不到感应电势,也就检测不到介质的流量。

传感器结构图

电磁流量计结构特性:电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两部分组成。传感器安装在工业过程管道上,传感器组成:测量管、电极、励磁线圈、铁芯与磁轭壳体。传感器的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号,并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不远的地方,它将传感器送来的流量信号进行放大,并转换成流量信号成正比的标准电信号输出,以进行显示,累积和调节控制。

首先,了解电磁流量计工作原理。当导体在磁场中作切割磁力线运动时,在导体中会产生感应电势,感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理,导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时,也会在管道两边的电极上产生感应电势。

电磁流量计的测量原理:感应电势的方向由右手定则判定,感应电势的大小由下式确定:

E=KBDv—式(1)

式中Ex是感应电势(V);K是比例系数(=1);B是磁感应强度(T);D是管道内径(m);v是液体的平均流速(m/s);

体积流量Qv等于流体的流速v与管道截面积(πD2)/4的乘积,将式(1)代入该式得:

Qv=(πD/4B)*Ex—式(2)

由上式可知,在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时,被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极,就可引入感应电势Ex,测量此电势的大小,就可求得体积流量。如下图所示:

根据完工资料查知通过该流量计的额定流量为.10m3/h,该数值远远大于平台一天的外排污水流量(约按每人0.1m3/天,日排总量为:5-14m3/天),因此流体介质无法覆盖电磁流量计探针,也就是不能够满足产生感应电势最基本的流体要求,使得其无法正常工作。

在前期调研和分析当中,拟定过多种措施:

1、重新选购符合本平台外排水量要求尺寸的流量计;

2、加改管线走向,在此基础上加装一节U型管旁通管线,将流量计的位置安装到U型管下部。

3.采用在流量计管道后方弯头处加装堰板的方法来抬高水位达到工艺测量要求。

将所有拟定计划措施进行一一比对,现场空间限制,没有增加U型管的合理空间,考虑到上述几项措施所需的人工费和材料费,最终决定采用在流量计管道后方弯头处加装堰板的方法来抬高水位达到工艺测量要求,同时增加一观察孔(采用透明有机玻璃材料)可以在线实时观察到管道流体内情况。该方案的难点就在于堰板高度的选择和改造期间生活污水的处理问题。堰板改造过高,使得节流效果不佳;堰板过低使得液位不能满足测量要求。如果因重复施工导致污水处理装置无法正常运行而引起的外排水处理问题如何解决等。

3项目介绍

根据平台一天的污水排放量和管线尺寸,经过反复论证后设计出计算堰板高度基本模型,并根据作业前的安全分析和人工小时分析,制定了相应的作业进度计划,使污水处理装置在不停止运行的情况下加装堰板改造,有效解决改造期间生活污水的处理问题。

1.堰板高度计算模型

堰板高度确定根据平台污水流量平均值(Q=10m3/D),水在管线内经济流速经验值在0.4-3m/s,根据平台污水流速,取水流速V=0.5m/s,管线半径径为r=76mm。

根据水的经济流速和平均流量可得所需留用面积S:S=Q/V

上图可得式:

通过计算可得?≈28°,由于存在冲洗污水罐,又因所用平台平均流量值,所以在此基础上需扩大该角度,根据平台最大人数,决定角度?定为60°,从而得到X,也就是预留高度为38mm,堰板高度为:mm。

2.施工安排

我们初步估计作业所耗用的人工小时数为17小时,合理安排作业人员:焊工一人、甲板工两人、仪表操作各一人。焊工负责管道的切割和堰板的焊接以及改造期间旁通管线的加装,甲板工负责现场材料预制及安装管线,仪表人员安装堰板管线及流量计维护,操作人员主要负责该时段生活污水的排放情况。合理的分工使得该项改造工程在最短的时间内完成,关闭旁通管线导通流量计管线后可以清晰地在表头上读取流量数值。

经过后期一定时间的运行和观察,效果显著,有效地掌握了排海污水量的准确性,提高了生产操作的可靠性,装置受到水量波动冲击的现象基本消除,保证了平台外排水量的安全性,对保护海洋环境安全具有积极的意义。

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