柿園水廠供水能力為37×10 m／d，凈化工藝分為新老兩個系統(tǒng)，其中新系統(tǒng)設計規(guī)模為10×10m／d，原水管道口徑為DN2 000。
為優(yōu)化投加工藝，采用流量比例變頻投加方案對加藥系統(tǒng)進行改造，根據原水流量變化實時調整投藥量。
實現(xiàn)藥劑流量比例投加，得到穩(wěn)定、可靠的流量信號至關重要。通過技術論證，擬在原水管道上安裝DN2 000口徑污水流量計采集原水流量信號。
1 問題的提出
*，包括污水流量計在內的流量儀表都存在盲區(qū)流速問題：管道流速低于盲區(qū)流速時流量計不能穩(wěn)定可靠地工作。技術手冊要求污水流量計工作流速不得低于0．3 m／s。水廠實際情況是新系統(tǒng)原水流量為(5～6)×10 m／d左右，折合管道流速為0．18—0．22m／s；未來達到10×10m／d設計規(guī)模時流速為0+36 m／s。因此，在DN2 000原水管道上安裝同口徑污水流量計不能正常工作。
為得到穩(wěn)定可靠的流量信號，探討了采用DN2 000管道局部縮徑提高流速以及研究選用其他形式流量計等技術方案，但結合水廠實際情況進行經濟技術分析，上述方案均不具可行性。經過認真研究和開展模擬試驗，在項目中對污水流量計大膽變通應用：對管道系統(tǒng)加以改進，在DN2 000主干管流速低于盲區(qū)流速情況下，利用小口徑污水流量計實現(xiàn)對DN2 000管道流量進行穩(wěn)定可靠地計量，并且降低設備投資和后期維護費用。
2 改進方案
技術改進和變通應用技術方案見圖1。

2．1 方案的技術分析
根據水力學“簡單并聯(lián)管道等水頭損失"原理，對圖1中的管道1而言：

等式右邊是僅和管道本身有關的量(A為沿程水頭損失系數(shù)， 為管長， 為局部水頭損失系數(shù)，s為管斷面面積)，對于圖中的管道系統(tǒng)而言，是個常數(shù)。利用小口徑污水流量計測量Q 就可以達到測量總流量(Q +Q )的工程目的。流量比例加藥控制系統(tǒng)中的PLC通過小口徑污水流量計采集到Q信號乘以一個儀表系數(shù)k就可以得到總流量信號。
該儀表系數(shù)k可以用便攜式超聲波流量計取得和校正。
由于主管道流速偏低，主管水頭損失太小進而引起管道1內的流速低于流量計的盲區(qū)流速。為達到工程目的，在主管內安裝 值合適的阻流元件來適當增大主管水頭損失，以使管道l的流速高于流量計盲區(qū)流速。該阻流元件加工為雙法蘭結構，方便在未來生產情況變化時調整或更換。
2．2 模擬試驗驗證
為確保上述技術方案在生產應用中可行，利用公司下屬水表廠流量校驗裝置和計量中心標準儀表開展模擬試驗，采用容積法對不同 值及不同流速下并聯(lián)管道的某一分支管流量和總流量的數(shù)量比例關系是否存在進行驗證。
利用容積法流量校驗設備和便攜超聲波流量計搭建如圖2所示的模擬試驗管道系統(tǒng)。

共進行兩組對比試驗，情況如下：
① *組試驗。在DN250主管道安裝局部水頭損失系數(shù) 值較小的阻流元件，先后6次調節(jié)水泵機組的輸出流量，超聲波流量計工作在流速為0．5—1．0 m／s范圍內(便攜式超聲波流量計盲區(qū)流速為0。5 m／s)。試驗結果見表1。

② 第二組試驗。在DN250主管道安裝局部水頭損失系數(shù) 值較大的阻流元件，先后6次調節(jié)水泵機組的輸出流量，超聲波流量計工作在1．0~2．0 m／s流速范圍內。試驗結果見表2。

由以上兩組(共12次)試驗數(shù)據看出：支管流量和總流量的比值在阻流元件確定(即 值一定)情況下為一個常數(shù)，試驗中該數(shù)值的平均誤差<1％ 。
經分析，有以下幾個因素可能引起誤差：
a．計量水塔標尺讀數(shù)存在讀數(shù)誤差；
b．讀數(shù)不同步引起的誤差，超聲波流量計讀數(shù)和計量塔讀數(shù)由2人操作完成，起止時間不可能*同步；
C．儀表誤差，超聲波流量計的精度為1％；
d．采樣周期引起的誤差，流量計的采樣周期為0．5 S左右，在試驗開始和結束時可能存在1—2個采樣周期的誤差。
3 工程應用設計
通過對試驗數(shù)據及誤差的分析認為：簡單并聯(lián)管道存在著流量比例關系。對于已經確定的并聯(lián)管道，該比例系數(shù)僅和選用的阻流元件有關。試驗驗證污水流量計變通應用方案可行，據此進行了施工圖設計(見圖3)，考慮到運行維護方便，設置了阻流孔板檢查井。
根據“原水流量為5×10 m ／d時，DN200計量管道流速不低于0．5 m／s"的要求進行阻流元件設計。針對柿園水廠實際生產情況的阻流孔板設計尺寸見圖4。

該阻流孔板安裝后，當原水流量為5×10 1"11 ／d時，阻流孔板水頭損失計算值接近0．4 kPa，對系統(tǒng)運行影響極小。
4 生產應用情況及展望
根據施工圖設計參數(shù)，理論計算儀表常數(shù)k=36．86。施工完畢系統(tǒng)調試時用便攜式超聲波流量計實際校驗得到儀表常數(shù)k=39．23，接近理論計算值。該實測儀表常數(shù)在編制控制程序時輸入到PLC和上位機中參與控制運算。兩年多的生產應用表明，流量計的這種變通應用*生產需要，達到工程預期目的。
基于上述技術原理的工程應用和科研試驗情況，擬申請“基于并聯(lián)管道擴流原理的流量計"實用新型，組成成套的管路計量系統(tǒng)，應用于數(shù)據采集、貿易結算等大口徑流量計量領域。