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基于PCM算法的超声波固体悬浮物浓度计

来源: 伟世环境有限公司

2014/2/21 9:45:21 1782

水处理工业长期以来一直发挥着很重要的作用,因为它使得人类能够回收利用赖以生存的资源------水资源。

     在过去的几十年中,我们一直为改进水处理行业的发展做研究,研究它的新技术,研究如何才能让新技术得到更好的应用。比如如何让污泥减量化,如果使水处理过程更加简化,成本更低,效率更高。

     在*的国家越来越重视环境保护背景下,大家都在寻找更加*智能化的方式让废水资源化。如何管理我们的废水处理,对我们的环境保护至关重要。

      世界各地的国家相继出台法律禁止将污水排放到大海,并且研究如何让污泥可以为我们利用,此外,他们也正在建设工厂进行可行性的实验。

      污泥是污水处理过程中的附产品,存在于污水处理工艺的全过程(沉淀,浓缩,脱水)。在市场上,污泥的测量方式大致有三种,光学法,超声波,微波法。

      然而,每种测量方式都有与生俱来的优点和缺点。这意味着任何一种测量方式的应用都受到限制。客户需要的是不但稳定可靠而且经济实惠的选择。

 

ENV200超声波固体悬浮物浓度计是由 韩国WESS GLOBAL 公司生产制造的。它配备了各种智能算法来突破限制,使之成为这类产品中的。

     (伟世环境有限公司)是一家韩国的*企业,WESS的含义是 Water(水) MEasurement (测量) Sensor(传感器) System(系统)。公司以其优良的产品质量和的服务在业界赢得了良好的声誉,业务范围包括物位测量、流量测量和环境监测等领域,其销售和研发网络遍布,公司在35个国家都设有销售机构。

 

                    

 

 

 

 

 

 图一:ENV200基本配置

ENV200的构成

 

该仪表由一条管道,传感器和变送器组成。

各种传感器的配置如下:

 

 

 

 

 

                        图二:各种传感器的配置

表一:多传感器配置特点

传感器类型

特点

图二 (a)

管道单通道测量方式

图二(b)

管道双通道测量方式

测量更加准确,稳定

 

图二 (c)

管道多参数测量(STMR**)

流量 + 悬浮物浓度

具有浓度测量的超声波流量计

单发射多接收

图二(d)

投入式的安装方式(适合开口的池、罐)

 

图二(e)

-插入式的安装方式(DN ³ 400mm)

 

           

图二(c)这个型号,既能够测量流量,又能够测量浓度。在通常的污泥工艺里面,一台ENV200可以替换电磁流量计和浓度计。这是一个全新概念的浓度计。

这种新的测量方式提供了几个好处,不仅容易维护,且有非常高的量程比和更好的精度。有了这些功能,通过量化在整个过程中产生的污泥量,可以zui大限度的提高工厂的生产效率。

超声波传感器把测量信号传输给变送器,变送器配备了PCM(过程状态监测)算法,可以检测各种工况(有流量/无流量)和流体的状态(空/满管,悬浮物浓度,气泡)。它不仅仅是一个超声波固体悬浮物浓度计,它可以做到的更多。

以下是在实际状态中,阐述什么是PCM算法

 

 

ENV200的测量模式

ENV200有两种测量模式,实时监控模式和过程监控模式

 

实时监控模式(RT)

不考虑介质是否流动,管道内流体的状态。测量值实时的输出,大部分的浓度计都是这样的方式。

在这种测量模式下,测量的数据往往不是真是的数据。改变其运行状态(开→关,关→开),固体悬浮物分布均匀或不均匀,另外还有管道内流体的状态(满管或非满管)等都会影响zui终的测量数据。如图三所示的各种状态。

 

 

                         图三:不同的现场环境

 

表2表示为各种异常情况下表的读数。

事件类型

原因

读数

空管

(a)

阀门故障

zui大浓度值输出

错误信号输出

悬浮物沉淀 I

(b)

在小管道流量停止

  ( < 100mm)

- 小流速

(< 0.5 ~ 0.6m/s)                       

浓度值逐步上升

 

悬浮物沉淀 II

(c)

在大管道流量停止

  (> 200mm

小流速

(< 0.5 ~ 0.6m/s)           

浓度值逐步下降

流体中含气泡

(e)

管道泄露

泵产生气蚀现象

由于气泡的原因测量不稳定

 

图4是以在污水处理厂生化池中,以实时模式的检测图,黑色部分是悬浮物浓度值。在污水处理厂中,生化池通常一天运行6-14个小时,其余时间都是停止状态。有时候,管道内并没有充满水。我们可以看下图,蓝线表示运行状态,红色圆圈里表示停止状态,

X轴表示时间(分钟),Y轴表示浓度值,在右侧的附加Y轴上显示管道温度的变化。测量温度的变化,有助于了解现场的工艺条件。

 

                    图四:采用RT模式浓度测量数据

    

我们发现数据在运行状态过程中,变化非常大。因为泵的操作产生了气蚀现象。因此在这种操作模式状态下,测量的实时数据变化非常大。另外一个重要的影响测量的原因就是管道内可能没有充满水。

   ENV200在管道内没有充满水时会显示并输出错误的状态,这也是ENV200区别于其他浓度计产品的一个特点。

 

                 图五:管道内状态信息

 

过程监控模式(PM)

过程监控模式和实时监控模式不同,由于(PM)方式是基于多种参数的测量,确定其工况条件(管道内水满/空,和浓度的分布情况)。通过*的算法,智能的计算出有效的浓度值,比起传统测量方式,具有更高的精度和可靠性。如图6

 

                    图六:采用PM模式浓度测量数据

 

图6是在和图4相同的时间和地点的测量数据。在运行状态中,浓度的变化不大。在开/关泵和停止运行时,因为气蚀和沉淀的原因产生的数据变化过大,仪表会排除此异常信号,依旧保持正常值的输出,直到正常运行。这个PM功能更适合于实际的使用环境,的解决客户使用浓度计的困难。

PM模式不仅提供水在管道内的状态信息(满/空),也能显示其运行状态(运行/停止)。并能通过继电器输、4-20mA、RS485等各种方式输出到控制系统,方便用户检测。

 

                图七:过程状态的信息显示

 

PCM算法介绍

带有PCM算法的ENV200超声波固体悬浮物浓度计,不仅是接收分析反射回来的超声波信号的强弱(一般常规超声波浓度计的做法),而且也监控这个过程中温度和声速的变化,由于监控了运行状态和管道中水的状态,以此决定哪些是有用信号,哪些是干扰信号。使得具有强大稳定性和可靠性。

 

   PCM算法由SOS滤波器(图8),其测量流体的声速(SS的混合水和空气);温度过滤器(测量温度);信号过滤器(监视接收信号的质量)三部分组成。由SOS过滤器和温度过滤器相结合判断其状态(满/空管、运行/停止)。信号滤波器排除干扰信号,选取有效信号。

 

图八:PCM算法原理

此外,与现有检测接收超声波信号幅度的超声波衰减原理的浓度计不同,ENV200通过的EEAM(能量平均算法),不仅测量接收信号的幅度,也可也观察到信号的形状。使得ENV200能够提供更加的测量方式。

 

ENV200的未来发展趋势

我们希望无论在世界的哪个地方,ENV200都能消除任何对超声波浓度计的怀疑.我们将推出更具技术优势的ENV200,能够同时测量流量和浓度,这种新的设备将替换现有的电磁流量计和浓度计,因为它是量化污泥产量的*选择。

 另:特殊工况下,我们可以提供的外夹式超声波浓度计

 

 

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