污水管网监测系统通过在各汇水分区设置液位计、流量计、水质仪等传感器,利用实时监测获取的数据,可实现对整个管网系统的入流和污水的精确调度,确保实现感知管网运行、预警污水冒溢、定位淤积管段、分析雨污混接、辅助泵站调度等功能。其中流量与液位的精确实时测量则是实现上述功能的基础与前提。
根据需求来说,污水管网系统的流量与液位测量有这些特点:
① 流速相对较低,需要满足低至0.1m/s以下的低流速运行状态与超过1m/s的中等流速运行状态的测量;
② 满管运行,污水管中垃圾多、污染大,对传感器的抗腐蚀与抗干扰提出更高的要求;
③ 现场无供电条件,仪表需自带可充电电池,单次供电可达半年以上;
④ 设备均置于井下放置,防爆、耐腐蚀,防护等级达到IP68,尽可能免维护;
⑤ 流量测量精度在±5%以内。
由于超声波原理是一种接触式的测量方式,因此超声波流量计的安装方式通常有如下几种:
①涨圈法安装:适用于DN150至DN2000的管道内安装;
②L杆安装:无管径限制要求,安装无需下井,但较容易挂垃圾;
③浮板、浮船安装:安装方便,适用于非满管的明渠或箱涵安装;
④渠道侧壁安装:能够适用于各种渠道尺寸,但安装施工较为繁琐;
⑤插入式安装:对于满管、非满管均可适用,但需进行管壁打孔,并需要一定的操作空间。
由于某市污水管网系统均为满管运行,管径大部分在DN300-DN1200之间,考虑到经济、时间成本以及施工安全问题,故采取涨圈法与L杆法这两种固定方式:
对于混凝土管、铸铁管、铜管等内壁摩擦系数较大的管道,推荐采用涨圈法安装;
对于PE管、双壁波纹管这类内壁较为光滑的管道,推荐采用L杆法安装。
具体操作步骤:
一、清理井下漂浮垃圾。在低水位的时段(不如说夜间或者清晨)之前,下游泵站提前抽水,尽可能降低井内水位,使得安装时水位尽可能低,否则会极大增加下井施工人员安装难度,一直抽到封堵气囊时为止;
二、在安装点位的上游,在施工队车辆方便施工的井下封堵气囊,确保施工人员下井安装时安全,流速尽可能低;
三、视管底污泥高度确定传感器安装位置,如将传感器安装在距中心垂线45°贴壁位置(即4:30或7:30方向),根据管径大小在路面拼接好涨圈(如DN1000的管径,拼成周长略小于3.14米的涨圈);
四、待水位降至传感器安装角度以下时,施工人员下井将涨圈固定在沉井内上游方向的管口内一臂距离,手工即可固定,无需额外工具;
五、完成设备调试,把变送器用专用固定装置固定在井盖下方防坠网上即可。
需要注意事项:
➤ DN1000对应的不锈钢涨圈较重,需要水位尽可能低,否则施工人员很难拿着这么大的涨圈在水中作业;
➤ 如果管壁为PE管或者双壁波纹管这类粗糙系数较小的材质,则不建议使用涨圈安装,否则涨圈容易被水流冲出;
➤ 如果水位无法降至至少露出管口,则不建议使用涨圈安装,因为需要确定传感器的安装角度,如在水下操作误差会很大。