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國內常用流量計在水廠的應用
發布日期：2014-01-07 瀏覽次數：3095
工控摘要：水廠進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手去做的一件事情。水廠進出口水流量計量是供水行業水計量的關鍵,是自來水企業統計計算產水量、產水成本、管網漏失和能源單耗等主要生產運行指標的重要依據,是供水行業*的計量環節。
首先,水的流量較大,一般為數千到幾萬m3/h；其次,流量計的口徑比較大,一般大于DN1000mm,國內使用的zui大口徑達到DN30OOmm；再次,為保證滿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高。
針對水源、水廠進出口水流量特點，我們選擇流量計時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；第二新設計安裝的管路，一般均選擇經濟流速。因為流速太低，勢必增加管路的投資，流速太高，會造成動力損耗大幅度增加，導致運行成本上升，都是不經濟的。但有些老管路，由于增產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流量傳感器，所以設計時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、水廠進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、多功能的流量儀表。少數自來水公司已實現或部分應用了有線/總線式數字通信方式(MODBUS、PROFBUS、PP、CAN等)以及無線的通信方式,以實現遠程抄表,并將流量數據遠傳到公司中心調度室。
一、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、無壓力損失、無可動易損零部件等優點,在水源、水廠進、出口水流量計量領域得到了廣泛的應用，具有以下特點。
1、超聲流量計的夾裝式，其價格與口徑無關，用來測量大口徑管路流量，投資較省；
2、超聲流量計能得到的測量度同管徑有關,管徑越大，有可能得到的度越高。有的供應商能提供帶測量管的多聲道時差式超聲流量計，度zui高可達0.15級，但價格也相應升高；
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,單聲道測量精度不高,在DN≥150mm、v≥0.3m/s時，度可達±2％R。多用于流量計的比對和檢測,直接用于進、出廠水計量的較少。采用多聲道(四聲道)和濕式管段安裝以后,可以進一步提高測量準確性,也是水源、水廠進、出口水流量計量的新選擇之一。
二、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、水廠進、出口水流量計量zui常用的流量計，該種儀表具有下列特點。
1、無可動部件，可靠性高，長期穩定性好；
2、無附加阻力。這一點對大口徑流量計有特別重要的意義；
3、測量度高。典型產品在1m/s時，度可達到±0.3％R；
4、范圍度大。保證度的范圍度一般可達40∶1，可測范圍可達200∶1，例如IFM系列產品，在v＝0.06m/s時，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，就意味著須具備30m以上的直管段，這在多數情況下難以滿足；
6、有大口徑產品。大提供DN3000的產品，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產品；
8、其不足之處是大口徑產品價格高，而且口徑越大價格增長得越快。
電磁流量計成為發展較快且技術較成熟的流量儀表,并成為水源、水廠進、出口水流量計量的流量計。隨著計算機技術和微電子技術的飛速發展,電磁流量計的設計和制造技術也獲得了突飛猛進的發展。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),并在勵磁線圈結構和外殼防護方面進行優化和改進,大口徑電磁流量傳感器基本滿足IP68,可靠性進一步提高。
電磁流量轉換器智能化技術進一步完善和提高,借助單片機微處理器、DSP技術和軟件編程技術,實現了電磁流量計勵磁方式的優化和智能化(多頻勵磁、雙頻勵磁等),并實現拓寬量程(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、零點校正、勵磁及系統自診斷、正反相流判斷、空管與不滿管的自診斷等功能,極大地增強了電磁流量計技術性測量功能,改善了可靠性和穩定性。
為滿足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,采用于PROFBUS、FP等現場總線數字通信協議,實現了與上位機的雙向數字通信,提高了系統的自動化水平和數據傳輸的可靠性。
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，但價格較貴，因此，在測量度要求不高的場合，插入式流量計就成為受歡迎的方法。
插入式流量計的價格只及滿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點。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行比較。
（一）插入式渦輪流量計。價格較低，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，極易導致渦輪卡滯。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，導致流量系數改變，而大口徑管路上要加裝網目數滿足要求的過濾器又不大現實，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。主要原因是結構簡單，價格便宜，維修方便。因屬徑流速計型，只要儀表插入桿長度同管徑相吻合，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也不會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，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，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*性。
1、范圍度特別大；
2、測量頭有較高的度；
3、阻塞影響可忽略；
4、有浸沒型產品，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zui高點都應安裝排氣閥，實行自動排氣或人工定期排氣。
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