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流量計在供水行業(yè)的現場(chǎng)應用
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按照結構原理,流量計可以分為:

1) 容積式流量計;2) 葉輪式流量計;3) 差壓式流量計;4) 變面積式流量計;5) 電磁流量計;6) 超聲波流量計;超聲波明渠流量計7) 流體振蕩式流量計;8) 質(zhì)量流量計;9)渦街流量計;10) 其他流量計;(如:沖量式流量計和動(dòng)量式流量計)

水廠(chǎng)進(jìn)出口水流量計量是供水行業(yè)水計量的關(guān)鍵,是自來(lái)水企業(yè)統計計算產(chǎn)水量、產(chǎn)水成本、管網(wǎng)漏失和能源單耗等主要生產(chǎn)運行指標的重要依據,是供水行業(yè)必不可少的計量環(huán)節。水廠(chǎng)進(jìn)出口水流量計的選型更是舉足輕重,如何正確選用流量計提高計量監管水平是我們應該著(zhù)手去做的一件事情。
首先,流量計的口徑比較大,一般大于DN1000mm,國內使用的最大口徑達到DN30OOmm;其次,水的流量較大,一般為數千到幾萬(wàn)m3/h;再次,為保證滿(mǎn)足供水損失率的要求,流量計的計量準確度高;還有,流量計的安裝位置對直管段的要求不能過(guò)高。針對水源、水廠(chǎng)進(jìn)出口水流量特點(diǎn),我們選擇流量計時(shí)就要注意以下幾方面,第一管路口徑大要求壓損越小越好。一般不允許用局部縮徑的方法提高流速;第二新設計安裝的管路,一般均選擇經(jīng)濟流速。因為流速太低,勢必增加管路的投資,流速太高,會(huì )造成動(dòng)力損耗大幅度增加,導致運行成本上升,都是不經(jīng)濟的。但有些老管路,由于增產(chǎn)的需要而提高了流速;第三由于流速較低,流體中的污垢、淤泥等極易在管道內壁沉積。作系統設計時(shí)應考慮儀表與流體接觸部分的清洗;第四測量范圍度要求大。有些水管夜間和日間、冬季和夏季流量相差懸殊,多達10~20倍,有些用戶(hù)用水,到一定季節干脆就停用,因此,這些水的流量計,就要求范圍度特別大;第五防護等級要求高。大口徑管路大多埋地敷設,為的是節省空間,在北方,也是防凍的需要。因此流量傳感器大多被安裝在儀表井內管段上。由于雨水、井壁滲漏和管路外漏等原因常常引起井內水位上升而淹沒(méi)流量傳感器,所以設計時(shí)就應估計到這種情況,選用防持續浸水影響的流量傳感器,例如IP68的防護等級。
水源、水廠(chǎng)進(jìn)出口水流量計量主要使用了以電磁流量計為主的多種流量計。各地自來(lái)水公司大量使用了電磁流量計和超聲流量計等,少量沿用插人式流量計(渦輪流量計和電磁流量計等),并大量更新為智能化、高精度、多功能的流量?jì)x表。少數自來(lái)水公司已實(shí)現或部分應用了有線(xiàn)/總線(xiàn)式數字通信方式(如MODBUS、PROFBUS、PP、CAN等)以及無(wú)線(xiàn)的通信方式,以實(shí)現遠程抄表,并將流量數據遠傳到公司中心調度室。
一、電磁流量計
工作原理基于電磁感應定律的電磁流量計是水源、水廠(chǎng)進(jìn)、出口水流量計量最常用的流量計,該種儀表具有下列特點(diǎn)。
1、無(wú)可動(dòng)部件,可靠性高,長(cháng)期穩定性好;
2、無(wú)附加阻力。這一點(diǎn)對大口徑流量計有特別重要的意義;
3、測量精確度高。典型產(chǎn)品在 1m/s時(shí),精確度可達到±0.3%R;
4、范圍度大。保證精確度的范圍度一般可達40∶1,可測范圍可達200∶1,例如IFM系列產(chǎn)品,在v=0.06m/s時(shí),基本誤差仍可小于±2%R;
5、直管段要求相對較低。對于大口徑管路,這一點(diǎn)也很重要。有多種流量計要求前后直管達到30D,對于管徑1m以上的管路,就意味著(zhù)須具備30m以上的直管段,這在多數情況下難以滿(mǎn)足;
6、有大口徑產(chǎn)品。國內最大提供DN3000的產(chǎn)品,從而能滿(mǎn)足大口徑水流量測量的需要;
7、品種齊全。有防浸水型IP68產(chǎn)品;
8、其不足之處是大口徑產(chǎn)品價(jià)格高,而且口徑越大價(jià)格增長(cháng)得越快。
電磁流量計成為發(fā)展較快且技術(shù)較成熟的流量?jì)x表,并成為水源、水廠(chǎng)進(jìn)、出口水流量計量首選的流量計。隨著(zhù)計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電磁流量計的設計和制造技術(shù)也獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。傳感器的制造工藝采用了適合多種場(chǎng)合的各種襯里工藝(四氟塑料、F4、橡膠、陶瓷襯里等),并在勵磁線(xiàn)圈結構和外殼防護方面進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),大口徑電磁流量傳感器基本滿(mǎn)足IP68,可靠性進(jìn)一步提高。電磁流量轉換器智能化技術(shù)進(jìn)一步完善和提高,借助單片機微處理器、DSP技術(shù)和軟件編程技術(shù),實(shí)現了電磁流量計勵磁方式的優(yōu)化和智能化(多頻勵磁、雙頻勵磁等),并實(shí)現拓寬量程(測量范圍度50:1,再考慮上限范圍度20:1,兩者相乘可擴展到1000:1)、補償測量誤差、零點(diǎn)校正、勵磁及系統自診斷、正反相流判斷、空管與不滿(mǎn)管的自診斷等功能,極大地增強了電磁流量計技術(shù)性測量功能,改善了可靠性和穩定性。為滿(mǎn)足FCS新型控制系統的要求,新型電磁流量計應用了計算機串行通信技術(shù),采用于PROFBUS、FP等現場(chǎng)總線(xiàn)數字通信協(xié)議,實(shí)現了與上位機的雙向數字通信,提高了系統的自動(dòng)化水平和數據傳輸的可靠性。
二、超聲流量計
超聲流量計多用于非接觸測量流量,它具有不干擾流場(chǎng)、無(wú)壓力損失、無(wú)可動(dòng)易損零部件等優(yōu)點(diǎn), 在水源、水廠(chǎng)進(jìn)、出口水流量計量領(lǐng)域得到了廣泛的應用,具有以下特點(diǎn)。
1、超聲流量計的夾裝式,其價(jià)格與口徑無(wú)關(guān),用來(lái)測量大口徑管路流量,投資較;
2、超聲流量計能得到的測量精確度同管徑有關(guān),管徑越大,有可能得到的精確度越高。有的供應商能提供帶測量管的多聲道時(shí)差式超聲流量計,精確度最高可達0.15級,但價(jià)格也相應升高;
3、既可測量導電液體,如水等,也可測量不導電液體。
目前使用的超聲流量計多為便攜式(時(shí)差法)超聲流量計,采用在管道外部夾持安裝的方式。由于其正常測量要求的直管段較長(cháng),單聲道測量精度不高, 在DN≥150mm、v≥0.3m/s時(shí),精確度可達±2%R。多用于流量計的比對和檢測,直接用于進(jìn)、出廠(chǎng)水計量的較少。采用多聲道(四聲道)和濕式管段安裝以后,可以進(jìn)一步提高測量準確性,也是水源、水廠(chǎng)進(jìn)、出口水流量計量的新選擇之一。
三、插入式流量計
上述電磁流量計用在大口徑管道上,固然很好,但價(jià)格較貴,因此,在測量精確度要求不高的場(chǎng)合,插入式流量計就成為受歡迎的方法。
插入式流量計的價(jià)格只及滿(mǎn)管流量計的幾分之一到十幾分之一,是流量計的一種補充。另外,重量輕,壓損小,易于安裝和維修,是這種流量計的另一優(yōu)點(diǎn)。在大口徑管路流量計中,由于流速普遍較低,泥沙、污垢等容易在儀表表面沉積,因此,插入式流量計常常帶配套球閥,實(shí)現在不斷流情況下拆下儀表維護和檢查,從而提高測量系統的可靠性。下面就幾種插入式流量計的性能進(jìn)行比較。
(一)插入式渦輪流量計。價(jià)格較低,適合測量潔凈液體的流量。流體中含有固體顆;蛘吵砦飼r(shí),極易導致渦輪卡滯。流體中夾帶的纖維、四氟生料帶之類(lèi)的異物,極易繞在渦輪葉片上,導致流量系數改變,而大口徑管路上要加裝網(wǎng)目數滿(mǎn)足要求的過(guò)濾器又不大現實(shí),因而影響了人們對該種儀表的選用。
(二)差壓式均速管流量計。這種流量計在大口徑水流量測量中用得較多。主要原因是結構簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,維修方便。因屬徑流速計型,只要儀表插入桿長(cháng)度同管徑相吻合,儀表示值受管內流速分布的影響較小。
(三)插入式渦街流量計。這種儀表測量本身精確度可達±1%R,耐臟性比插入式渦輪流量計好,被測液體中有少量泥沙時(shí)也不會(huì )像均速管那樣容易引起故障,但受其測量原理的制約用來(lái)測量水流量時(shí),可測流速下限只能達到0.3m/s,因此,在測量對象的流速下限要求更低時(shí),不能勝任。
(四)插入式電磁流量計。同其他插入式流量計相比,用插入式電磁流量計測量大口徑管道水流量具有明顯的優(yōu)越性。
1、范圍度特別大;
2、測量頭有較高的精確度;
3、阻塞影響可忽略;
4、有浸沒(méi)型產(chǎn)品,安裝在儀表井中被水淹沒(méi)也不影響正常測量。
插入式流量計是基于速度面積法工作的,不論測量頭是何種測量原理,管道中都必須充滿(mǎn)液體。為了防止液體中的氣體在管道中的積聚,管道的最高點(diǎn)都應安裝排氣閥,實(shí)行自動(dòng)排氣或人工定期排氣。

 

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