在线水质检测仪表安装与调试的几点思考

厦门精川水质分析仪在线监测仪表应用的范围非常广泛， 如垃圾焚烧发电、 冶金工业、 化学工业等行业。 以广东某地水质净化工程为例， 结合相关理论知识， 介绍了常用在线监测仪表的选型和安装调试技巧。 通过对水质净化工程在线仪表的分析， 总结出常用在线监测仪表安装与调试的思路和方法。
引言
改革开放以来， 我国的经济有了突飞猛进的发展， 水质净化工程、 垃圾焚烧发电工程、 钢铁冶炼工程等领域的工业自动化水平有了不断提高。 在线监测仪表是自动化监控领域的一个重要环节， 它负责采集现场的各项参数并传送到中央控制器中。 工程技术人员对在线监测仪表进行选型、 安装以及调试过程中， 存在对仪表安装方法不熟悉、 原理不了解的问题。 笔者以广东某地水质净化工程在线监测仪表安装与调试为例， 对常见的仪表的选型、 安装以及调试进行分析。
1 水质净化工程常规污染物标准
水质净化工程承担着处理城镇生活污水的任务， 国家有明确的水质排放标准。 我国将城镇生活污水排放的常规污染物分为三个标准， 分别是一级、 二级和三级标准。 一级标准又分为 A 、 B两个标准
1 ） 城市水质处理净化工程的出水一般作为回用水， 采用一级标准中的 A 标准。
2 ） 城市水质净化工程的出水排入地表水 Ⅲ 类功能领域和承担二类功能的河流、 湖泊、 水库，采用一级标准中的 B 标准。
3 ） 城市水质净化工程的出水排入地表水 Ⅳ 、Ⅴ 类功能领域和承担三、 四类功能的河流、 湖泊、水库， 采用二级标准。
4 ） 非厦门精川水质分析仪重点保护领域或非水源保护区建立的水质处理净化工程， 可根据当地的实际情况， 采用一级强化处理的工艺， 执行三级标准。
水质净化工程的水质检测主要包括进水、 处理中水质、 出水三方面。 工作人员通常需检测污水中的化学需氧量、 生化需氧量、 悬浮物等共 12项指标， 根据 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918 — 2002) ， 本文所述的相关参数见表 1所示。
2 仪表的安装方法及注意事项
在线检测仪表用于监测生产过程中的物理量，也称为过程仪表。 在水质净化过程控制系统中，过程仪表充当着重要的角色， 是保证水质达标的关键设备。 水质净化工程常用的过程仪表有： 超声波液位计、 超声波液位 差计、 污泥界 面仪、电磁流量计、 明渠流量计、 压力变送器、 温度变送器等， 设计人员根据工艺要求和现场情况选择仪表。 水质净化工程常用仪表选型标准见表 2所示。
2.1 超声波液位计和液位差计
超声波液位计和液位差计是利用超声波遇到物质反射的原理， 测量污水离地面的高度， 一般安装在水质净化工程的提升泵房中。 设计人员应先了解现场的实际情况， 确定选用仪表的量程，量程选择错误不仅影响价格， 还会影响仪表的正常使用。 工作人员在安装时要充分了解仪表的原理和安装要求， 超声波应与被测量物体呈垂直方向， 防止池壁或其他物质干扰； 安装时应注意液位计的波束角， 如果提升泵房较小， 应选用小波束角的液位计； 液位计探头与被测物体要有一定的距离， 太近或太远都有可能导致测量数据不准确， 不同型号的液位计要求距离不同， 因此安装人员应充分阅读仪表说明书； 在测量表面波动较大的物质时， 不建议采用一体式液位计， 因为误差较大 [3] 。
水质净化工程常规污染物标准
仪表选型标准
2.2 污泥界面仪
厦门精川水质分析仪污泥界面仪是测量污水中污泥厚度的一种仪表， 一般安装在二沉池。 其测量介质是污水， 仪表的探头需安装在水下 10cm 左右， 通常安装在二沉池刮泥机前进方向的背面， 以防止杂物的干扰； 污泥界面仪在使用过程中可能会存在一定的波动， 工作人员应定期进行维护。
2.3 厦门精川水质分析仪电磁流量计
电磁流量计是利用法拉第电磁感应原理制造，用来测量物质流量的一种仪器。 在水质净化工程中， 它主要用来测量进水流量、 出水流量和鼓风机的空气流量等。 电磁流量计的安装是否正确影响到测量数据是否准确， 笔者总结电磁流量计的安装应注意以下几方面问题：
1 ） 利用电磁流量计测量物质流量时， 要求被测物质保持一定的流速以上， 否则导致测量数据不准确。 当物质的实际流速达不到电磁流量计的流速时， 经设计单位批准， 可采用缩小管径的方法提升物质的流速。
2 ） 电磁流量计的安装位置有严格的要求。 首先应保证满管安装， 其次流量在必须安装在直管上， 直管的安装要求前面不得小于 5 倍直径， 后面不得小于 3 倍直径， 且传感器附近不得安装旁通管、 阀门等， 否则影响流量计的精度。
3 ） 电磁流量计一般防水等级较低， 安装时应考虑防水措施， 传感器的进出线口应用防水胶密封， 防止水进入传感器。 电磁流量计的表头和传感器一般配套使用， 不同品牌或同一品牌不同型号的表头、 传感器不能配对 [4] 。
2.4 空气流量计
空气流量计是一种常见的过程控制仪表， 在水质净化工程中主要用来测量鼓风机房、 曝气沉砂池的空气流量。 空气流量计安装要求严格， 其安装的好坏也容易影响到测量的准确性。
1 ） 利用空气流量计测量空气流量时， 要求空气保持一定的流速以上。 若空气流速达不到要求，经过设计单位批准， 可通过改变管径的方法来解决。
2 ） 空气流量计的传感器通常要求安装在直管段上， 一般传感器前面不小于 20 倍管直径， 后面不小于 5 倍管直径。 传感器附近不得有旁通管、 阀门。
3 ） 空气流量计不得安装在具有腐蚀性物质、强烈震动、 粉尘的场合， 禁止和大功率电机、 变频器、 电焊机等设备共用电源， 否则影响测量的精度。
2.5 压力变送器
压力变送器一般用来测量气体介质的压力，如空气管道的压力、 污水管道的压力， 防止压力过大导致爆管。 安装时应注意如下几方面： 选择合适量程的传感器， 量程过大或过小都可能导致测量误差偏大； 压力传感器不得安装在鼓风机风量出口、 大功率电器设备等温度较高的地方， 防止损坏仪表； 若安装地方温度较高， 应尽量避免使用带显示屏的变送器。
2.6 LDO 、 MLSS 、 pH 分析仪
LDO 为溶解氧测定仪， 主要用来测量水中溶解氧的浓度。 MLSS  为污泥浓度计， 主要作用是测量工业或生活污水处理过程中悬浮固体浓度。 污泥浓度计一般分为两类， 一类量程较小， 用在进出水口部分； 一类量程较大，用在生化池中。 pH （ Potential of Hydrogen ） 分析仪主要用来测量污水中的酸碱值， 通常有两种配置： 复合电极和差分电极。 复合电极通常价格低，但使用周期短， 仪表容易损坏； 而差分电极稳定性比复合电*。
上述几种分析仪的传感器探头安装方式基本相同， 在安装时应注意以下几点：
1 ） 传感器应安装在合适的位置， 避免安装在容易产生气泡的地方， 以保证测量的物质具有代表性、 典型性， 同时应定期对传感器维护和清理。
2 ） 传感器的安装应考虑日后的保养维护， 应便于操作者维护； 传感器与取样点的距离应不得大于 1.5m ； 传感器与表头的大电缆长度不得超过 600m 
3 ） 浸没式传感器探头一般小浸没深度为30cm ； 普通的传感器探头应防止太阳等强光照射， 否则会引起读数误差偏大。
2.7 COD 分析仪、 氨氮分析仪
COD  为化学需氧量分析仪， 主要用化学的方法测量水中被氧化还原物质的量。 通常采用国标铬法 COD-COD max和 UV 换算法 COD-UVAS sc 两种配置。 出水口通常采用国标铬法 COD-COD max＋ 预处理系统； 进水口和生物池采用 UV 换算法 COD-UVAS sc 。 氨氮分析仪通常分为两类， 一类量程较大， 用在进水口； 一类量程较小， 用在出水口。 仪表一般选用 AMTAX compact＋ 预处理系统， 出水量程 0.2～12.0 mg/L ， 进水量 程 2～120 mg/L ， 利 用 氨 气 逐出、 比色原理测量， 具有自动校正、 自动清洗功能。 上述几种分析仪的传感器探头安装方式基本相同， 在安装时应注意以下几点：
1 ） 应将仪表探头的取样点安装在工艺的恰当位置， 保证获得具有代表性的测量结果。 同时应保证取样点能一直取样， 仪表的进样口、 排液口保持畅通并做好废液的收集处理。
2 ） 常用参数一般需结合实际情况来进行设置， 可以分为基本参数和自动运行参数。 基本参数包括测量量程、 测量上限和下限、 输出信号选择等； 自动运行参数包括预处理装置自动运行的启停和运行时间、 自动测量周期、 测量时间等。
3 ） 现场调试过程中， 尽量做到各种仪表的参数设置流程标准化。 在厂内设计时， 每台设备都应具有参数设定一览表。 调试完成后， 把相关参数填写完整， 作为项目现场调试的参考资料。
3 结语
通过对广东某地水质净化工程的仪表进行分析， 总结出常用在线监测仪表的选型、 安装及调试方法。 在线监测仪表是自动控制系统的重要组成部分， 仪表数据的准确性是系统稳定和安全的保证。 目前， 很多行业都应用到在线监测仪表，仪表之间存在着某些共性。 本文为自动控制系统的设计、 安装、 调试等工作提供一定的参考。