[導(dǎo)讀] 水源、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)必不可少的計(jì)量環(huán)節(jié)。水源、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。
水源、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)必不可少的計(jì)量環(huán)節(jié)。水源、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。
水源、水廠進(jìn)出口水流量計(jì)量使用的流量計(jì)與其它領(lǐng)域相比具有其特殊的要求。首先,流量計(jì)的口徑比較大,一般大于DN1000mm,國內(nèi)使用的最大口徑達(dá)到DN30OOmm;其次,水的流量較大,一般為數(shù)千到幾萬m3/h;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，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(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、多功能的流量儀表。少數(shù)自來水公司已實(shí)現(xiàn)或部分應(yīng)用了有線/總線式數(shù)字通信方式(如MODBUS、PROFBUS、PP、CAN等)以及無線的通信方式,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、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)量最常用的流量計(jì)，該種儀表具有下列特點(diǎn)。
1、無可動(dòng)部件，可靠性高，長期穩(wěn)定性好;
2、無附加阻力。這一點(diǎn)對(duì)大口徑流量計(jì)有特別重要的意義;
3、測量精確度高。典型產(chǎn)品在 1m/s時(shí)，精確度可達(dá)到±0.3%R;
4、范圍度大。保證精確度的范圍度一般可達(dá)40∶1，可測范圍可達(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。國內(nèi)最大提供DN3000的產(chǎn)品，從而能滿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)較成熟的流量儀表,并成為水源、水廠進(jìn)、出口水流量計(jì)量首選的流量計(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?/div>
二、超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)多用于非接觸測量流量,它具有不干擾流場、無壓力損失、無可動(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)格與口徑無關(guān)，用來測量大口徑管路流量，投資較省;
2、超聲流量計(jì)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(yīng)商能提供帶測量管的多聲道時(shí)差式超聲流量計(jì)，精確度最高可達(dá)0.15級(jí)，但價(jià)格也相應(yīng)升高;
3、既可測量導(dǎo)電液體，如水等，也可測量不導(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。由于其正常測量要求的直管段較長,單聲道測量精度不高, 在DN≥150mm、v≥0.3m/s時(shí)，精確度可達(dá)±2%R。多用于流量計(jì)的比對(duì)和檢測,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。
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，在測量精確度要求不高的場合，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。
(一)插入式渦輪流量計(jì)。價(jià)格較低，適合測量潔凈液體的流量。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。
(二)差壓式均速管流量計(jì)。這種流量計(jì)在大口徑水流量測量中用得較多。主要原因是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，維修方便。因?qū)購搅魉儆?jì)型，只要儀表插入桿長度同管徑相吻合，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)。這種儀表測量本身精確度可達(dá)±1%R，耐臟性比插入式渦輪流量計(jì)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測量水流量時(shí)，可測流速下限只能達(dá)到0.3m/s，因此，在測量對(duì)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(jì)。同其他插入式流量計(jì)相比，用插入式電磁流量計(jì)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、有浸沒型產(chǎn)品，安裝在儀表井中被水淹沒也不影響正常測量。
插入式流量計(jì)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(yīng)安裝排氣閥，實(shí)行自動(dòng)排氣或人工定期排氣。
總的來說 流量計(jì)就是一種計(jì)量產(chǎn)品，它符合一般的價(jià)值規(guī)律，精度越高，價(jià)格越高，重量越大，價(jià)格越高，功能越多，價(jià)格越高，進(jìn)口的產(chǎn)品比國產(chǎn)的貴。
針對(duì)水資源短缺問題, 水源、水廠進(jìn)、出口水流量計(jì)量的手段在不斷地更新,并應(yīng)用了較新的流量計(jì)量儀表,這些儀表的技術(shù)水平代表了水流量測量技術(shù)的發(fā)展前景。通過分析常用的電磁流量計(jì)等流量儀表的技術(shù)演變,流量計(jì)量儀表等自動(dòng)化儀表呈現(xiàn)了以下的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
一、大量應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。
新型的流量計(jì)都具有智能化和網(wǎng)絡(luò)化的功能,通過采用單片機(jī)和專用軟件實(shí)現(xiàn)了流量計(jì)高精度的測量,并提供了多種通信方式,如:HART協(xié)議、PROFIBUS、FP、CAN、MODBUS等現(xiàn)場總線;
二、采用新器件提高儀表性能。
干擾和噪聲是影響流量計(jì)測量的重要因素,如何將有效的微弱信號(hào)從背景噪聲中分離出來并進(jìn)行,處理是提高儀表性能的關(guān)鍵。DSP器件和電路可以提供出模擬信號(hào)處理以外更多的技術(shù)方案,某些企業(yè)已在做使用嵌入技術(shù)和DSP器件改良電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器;
三、電磁兼容性技術(shù)(EMC)得到進(jìn)一步的重視。
泵房電機(jī)等電氣設(shè)備的電磁輻射及大功率電氣設(shè)備引起的電網(wǎng)被動(dòng)等是影響智能化流量計(jì)正常工作的主要因素?？笶SD的PCB電路板布局和布線技術(shù)、開關(guān)電源電磁干擾抑制EMI技術(shù)、PCB屏蔽和接地技術(shù)等已經(jīng)得到不同程度的應(yīng)用,也是工業(yè)自動(dòng)化儀表應(yīng)重點(diǎn)研究的課題;
四、專用計(jì)量軟件的作用越來越重要。
采用專用計(jì)量軟件的流量計(jì)能夠提