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國(guó)內(nèi)常用流量計(jì)在水廠的應(yīng)用
發(fā)布日期：2014-01-07 瀏覽次數(shù)：3092
工控摘要：水廠進(jìn)出口水流量計(jì)的選型更是舉足輕重，如何正確選用流量計(jì)提高計(jì)量監(jiān)管水平是我們應(yīng)該著手去做的一件事情。水廠進(jìn)出口水流量計(jì)量是供水行業(yè)水計(jì)量的關(guān)鍵,是自來(lái)水企業(yè)統(tǒng)計(jì)計(jì)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(yùn)行指標(biāo)的重要依據(jù),是供水行業(yè)*的計(jì)量環(huán)節(jié)。
首先,水的流量較大,一般為數(shù)千到幾萬(wàn)m3/h；其次,流量計(jì)的口徑比較大,一般大于DN1000mm,國(guó)內(nèi)使用的zui大口徑達(dá)到DN30OOmm；再次,為保證滿足供水損失率的要求,流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度高；還有,流量計(jì)的安裝位置對(duì)直管段的要求不能過(guò)高。
針對(duì)水源、水廠進(jìn)出口水流量特點(diǎn)，我們選擇流量計(jì)時(shí)就要注意以下幾方面，*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(shè)計(jì)安裝的管路，一般均選擇經(jīng)濟(jì)流速。因?yàn)榱魉偬?，?shì)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(dǎo)致運(yùn)行成本上升，都是不經(jīng)濟(jì)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(nèi)壁沉積。作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮儀表與流體接觸部分的清洗；第四測(cè)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(dá)10～20倍，有些用戶用水，到一定季節(jié)干脆就停用，因此，這些水的流量計(jì)，就要求范圍度特別大；第五防護(hù)等級(jí)要求高。大口徑管路大多埋地敷設(shè)，為的是節(jié)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(nèi)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(nèi)水位上升而淹沒流量傳感器，所以設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)估計(jì)到這種情況，選用防持續(xù)浸水影響的流量傳感器，例如IP68的防護(hù)等級(jí)。
水源、水廠進(jìn)出口水流量計(jì)量主要使用了以電磁流量計(jì)為主的多種流量計(jì)。各地自來(lái)水公司大量使用了電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)等,少量沿用插人式流量計(jì)(渦輪流量計(jì)和電磁流量計(jì)等),并大量更新為智能化、高精度、多功能的流量?jī)x表。少數(shù)自來(lái)水公司已實(shí)現(xiàn)或部分應(yīng)用了有線/總線式數(shù)字通信方式(MODBUS、PROFBUS、PP、CAN等)以及無(wú)線的通信方式,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表,并將流量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到公司中心調(diào)度室。
一、超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)多用于非接觸測(cè)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、水廠進(jìn)、出口水流量計(jì)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有以下特點(diǎn)。
1、超聲流量計(jì)的夾裝式，其價(jià)格與口徑無(wú)關(guān)，用來(lái)測(cè)量大口徑管路流量，投資較??；
2、超聲流量計(jì)能得到的測(cè)量度同管徑有關(guān),管徑越大，有可能得到的度越高。有的供應(yīng)商能提供帶測(cè)量管的多聲道時(shí)差式超聲流量計(jì)，度zui高可達(dá)0.15級(jí)，但價(jià)格也相應(yīng)升高；
3、既可測(cè)量導(dǎo)電液體，如水等，也可測(cè)量不導(dǎo)電液體。
目前使用的超聲流量計(jì)多為便攜式（時(shí)差法）超聲流量計(jì)，采用在管道外部夾持安裝的方式。由于其正常測(cè)量要求的直管段較長(zhǎng),單聲道測(cè)量精度不高,在DN≥150mm、v≥0.3m/s時(shí)，度可達(dá)±2％R。多用于流量計(jì)的比對(duì)和檢測(cè),直接用于進(jìn)、出廠水計(jì)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(cè)量準(zhǔn)確性,也是水源、水廠進(jìn)、出口水流量計(jì)量的新選擇之一。
二、電磁流量計(jì)
工作原理基于電磁感應(yīng)定律的電磁流量計(jì)是水源、水廠進(jìn)、出口水流量計(jì)量zui常用的流量計(jì)，該種儀表具有下列特點(diǎn)。
1、無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；
2、無(wú)附加阻力。這一點(diǎn)對(duì)大口徑流量計(jì)有特別重要的意義；
3、測(cè)量度高。典型產(chǎn)品在1m/s時(shí)，度可達(dá)到±0.3％R；
4、范圍度大。保證度的范圍度一般可達(dá)40∶1，可測(cè)范圍可達(dá)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(duì)較低。對(duì)于大口徑管路，這一點(diǎn)也很重要。有多種流量計(jì)要求前后直管達(dá)到30D，對(duì)于管徑1m以上的管路，就意味著須具備30m以上的直管段，這在多數(shù)情況下難以滿足；
6、有大口徑產(chǎn)品。大提供DN3000的產(chǎn)品，從而能滿足大口徑水流量測(cè)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(zhǎng)得越快。
電磁流量計(jì)成為發(fā)展較快且技術(shù)較成熟的流量?jī)x表,并成為水源、水廠進(jìn)、出口水流量計(jì)量的流量計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)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(lì)磁線圈結(jié)構(gòu)和外殼防護(hù)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足IP68,可靠性進(jìn)一步提高。
電磁流量轉(zhuǎn)換器智能化技術(shù)進(jìn)一步完善和提高,借助單片機(jī)微處理器、DSP技術(shù)和軟件編程技術(shù),實(shí)現(xiàn)了電磁流量計(jì)勵(lì)磁方式的優(yōu)化和智能化(多頻勵(lì)磁、雙頻勵(lì)磁等),并實(shí)現(xiàn)拓寬量程(測(cè)量范圍度50:1,再考慮上限范圍度20:1,兩者相乘可擴(kuò)展到1000:1)、補(bǔ)償測(cè)量誤差、零點(diǎn)校正、勵(lì)磁及系統(tǒng)自診斷、正反相流判斷、空管與不滿管的自診斷等功能,極大地增強(qiáng)了電磁流量計(jì)技術(shù)性測(cè)量功能,改善了可靠性和穩(wěn)定性。
為滿足FCS新型控制系統(tǒng)的要求,新型電磁流量計(jì)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)串行通信技術(shù),采用于PROFBUS、FP等現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的雙向數(shù)字通信,提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br />
三、插入式流量計(jì)
上述電磁流量計(jì)用在大口徑管道上，固然很好，但價(jià)格較貴，因此，在測(cè)量度要求不高的場(chǎng)合，插入式流量計(jì)就成為受歡迎的方法。
插入式流量計(jì)的價(jià)格只及滿管流量計(jì)的幾分之一到十幾分之一，是流量計(jì)的一種補(bǔ)充。另外，重量輕，壓損小，易于安裝和維修,是這種流量計(jì)的另一優(yōu)點(diǎn)。在大口徑管路流量計(jì)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(jì)常常帶配套球閥，實(shí)現(xiàn)在不斷流情況下拆下儀表維護(hù)和檢查，從而提高測(cè)量系統(tǒng)的可靠性。下面就幾種插入式流量計(jì)的性能進(jìn)行比較。
?。ㄒ唬┎迦胧綔u輪流量計(jì)。價(jià)格較低，適合測(cè)量潔凈液體的流量。流體中含有固體顆粒或粘稠物時(shí)，極易導(dǎo)致渦輪卡滯。流體中夾帶的纖維、四氟生料帶之類的異物，極易繞在渦輪葉片上，導(dǎo)致流量系數(shù)改變，而大口徑管路上要加裝網(wǎng)目數(shù)滿足要求的過(guò)濾器又不大現(xiàn)實(shí)，因而影響了人們對(duì)該種儀表的選用。
?。ǘ┎顗菏骄俟芰髁坑?jì)。這種流量計(jì)在大口徑水流量測(cè)量中用得較多。主要原因是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修方便。因?qū)購(gòu)搅魉儆?jì)型，只要儀表插入桿長(zhǎng)度同管徑相吻合，儀表示值受管內(nèi)流速分布的影響較小。
（三）插入式渦街流量計(jì)。這種儀表測(cè)量本身度可達(dá)±1％R，耐臟性比插入式渦輪流量計(jì)好，被測(cè)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(cè)量原理的制約用來(lái)測(cè)量水流量時(shí)，可測(cè)流速下限只能達(dá)到0.3m/s，因此，在測(cè)量對(duì)象的流速下限要求更低時(shí)，不能勝任。
?。ㄋ模┎迦胧诫姶帕髁坑?jì)。同其他插入式流量計(jì)相比，用插入式電磁流量計(jì)測(cè)量大口徑管道水流量具有明顯的*性。
1、范圍度特別大；
2、測(cè)量頭有較高的度；
3、阻塞影響可忽略；
4、有浸沒型產(chǎn)品，安裝在儀表井中被水淹沒也不影響正常測(cè)量。
插入式流量計(jì)是基于速度面積法工作的，不論測(cè)量頭是何種測(cè)量原理，管道中都必須充滿液體。為了防止液體中的氣體在管道中的積聚，管道的zui高點(diǎn)都應(yīng)安裝排氣閥，實(shí)行自動(dòng)排氣或人工定期排氣。
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