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流量计在供水行业的现场应用
点击次数:1302 发布时间:2017-07-05

按照结构原理,流量计可以分为:

1) 容积式流量计;2) 叶轮式流量计;3) 差压式流量计;4) 变面积式流量计;5) 电磁流量计;6) 超声波流量计;超声波明渠流量计7) 流体振荡式流量计;8) 质量流量计;9)涡街流量计;10) 其他流量计;(如:冲量式流量计和动量式流量计)

水厂进出口水流量计量是供水行业水计量的关键,是自来水企业统计计算产水量、产水成本、管网漏失和能源单耗等主要生产运行指标的重要依据,是供水行业必不可少的计量环节。水厂进出口水流量计的选型更是举足轻重,如何正确选用流量计提高计量监管水平是我们应该着手去做的一件事情。
首先,流量计的口径比较大,一般大于DN1000mm,国内使用的zui大口径达到DN30OOmm;其次,水的流量较大,一般为数千到几万m3/h;再次,为保证满足供水损失率的要求,流量计的计量准确度高;还有,流量计的安装位置对直管段的要求不能过高。针对水源、水厂进出口水流量特点,我们选择流量计时就要注意以下几方面,*管路口径大要求压损越小越好。一般不允许用局部缩径的方法提高流速;第二新设计安装的管路,一般均选择经济流速。因为流速太低,势必增加管路的投资,流速太高,会造成动力损耗大幅度增加,导致运行成本上升,都是不经济的。但有些老管路,由于增产的需要而提高了流速;第三由于流速较低,流体中的污垢、淤泥等极易在管道内壁沉积。作系统设计时应考虑仪表与流体接触部分的清洗;第四测量范围度要求大。有些水管夜间和日间、冬季和夏季流量相差悬殊,多达10~20倍,有些用户用水,到一定季节干脆就停用,因此,这些水的流量计,就要求范围度特别大;第五防护等级要求高。大口径管路大多埋地敷设,为的是节省空间,在北方,也是防冻的需要。因此流量传感器大多被安装在仪表井内管段上。由于雨水、井壁渗漏和管路外漏等原因常常引起井内水位上升而淹没流量传感器,所以设计时就应估计到这种情况,选用防持续浸水影响的流量传感器,例如IP68的防护等级。
水源、水厂进出口水流量计量主要使用了以电磁流量计为主的多种流量计。各地自来水公司大量使用了电磁流量计和超声流量计等,少量沿用插人式流量计(涡轮流量计和电磁流量计等),并大量更新为智能化、高精度、多功能的流量仪表。少数自来水公司已实现或部分应用了有线/总线式数字通信方式(如MODBUS、PROFBUS、PP、CAN等)以及无线的通信方式,以实现远程抄表,并将流量数据远传到公司中心调度室。
一、电磁流量计
工作原理基于电磁感应定律的电磁流量计是水源、水厂进、出口水流量计量zui常用的流量计,该种仪表具有下列特点。
1、无可动部件,可靠性高,长期稳定性好;
2、无附加阻力。这一点对大口径流量计有特别重要的意义;
3、测量度高。典型产品在 1m/s时,度可达到±0.3%R;
4、范围度大。保证度的范围度一般可达40∶1,可测范围可达200∶1,例如IFM系列产品,在v=0.06m/s时,基本误差仍可小于±2%R;
5、直管段要求相对较低。对于大口径管路,这一点也很重要。有多种流量计要求前后直管达到30D,对于管径1m以上的管路,就意味着须具备30m以上的直管段,这在多数情况下难以满足;
6、有大口径产品。国内zui大提供DN3000的产品,从而能满足大口径水流量测量的需要;
7、品种齐全。有防浸水型IP68产品;
8、其不足之处是大口径产品价格高,而且口径越大价格增长得越快。
电磁流量计成为发展较快且技术较成熟的流量仪表,并成为水源、水厂进、出口水流量计量的流量计。随着计算机技术和微电子技术的飞速发展,电磁流量计的设计和制造技术也获得了突飞猛进的发展。传感器的制造工艺采用了适合多种场合的各种衬里工艺(四氟塑料、F4、橡胶、陶瓷衬里等),并在励磁线圈结构和外壳防护方面进行优化和改进,大口径电磁流量传感器基本满足IP68,可靠性进一步提高。电磁流量转换器智能化技术进一步完善和提高,借助单片机微处理器、DSP技术和软件编程技术,实现了电磁流量计励磁方式的优化和智能化(多频励磁、双频励磁等),并实现拓宽量程(测量范围度50:1,再考虑上限范围度20:1,两者相乘可扩展到1000:1)、补偿测量误差、零点校正、励磁及系统自诊断、正反相流判断、空管与不满管的自诊断等功能,极大地增强了电磁流量计技术性测量功能,改善了可靠性和稳定性。为满足FCS新型控制系统的要求,新型电磁流量计应用了计算机串行通信技术,采用于PROFBUS、FP等现场总线数字通信协议,实现了与上位机的双向数字通信,提高了系统的自动化水平和数据传输的可靠性。
二、超声流量计
超声流量计多用于非接触测量流量,它具有不干扰流场、无压力损失、无可动易损零部件等优点, 在水源、水厂进、出口水流量计量领域得到了广泛的应用,具有以下特点。
1、超声流量计的夹装式,其价格与口径无关,用来测量大口径管路流量,投资较省;
2、超声流量计能得到的测量度同管径有关,管径越大,有可能得到的度越高。有的供应商能提供带测量管的多声道时差式超声流量计,度zui高可达0.15级,但价格也相应升高;
3、既可测量导电液体,如水等,也可测量不导电液体。
目前使用的超声流量计多为便携式(时差法)超声流量计,采用在管道外部夹持安装的方式。由于其正常测量要求的直管段较长,单声道测量精度不高, 在DN≥150mm、v≥0.3m/s时,度可达±2%R。多用于流量计的比对和检测,直接用于进、出厂水计量的较少。采用多声道(四声道)和湿式管段安装以后,可以进一步提高测量准确性,也是水源、水厂进、出口水流量计量的新选择之一。
三、插入式流量计
上述电磁流量计用在大口径管道上,固然很好,但价格较贵,因此,在测量度要求不高的场合,插入式流量计就成为受欢迎的方法。
插入式流量计的价格只及满管流量计的几分之一到十几分之一,是流量计的一种补充。另外,重量轻,压损小,易于安装和维修,是这种流量计的另一优点。在大口径管路流量计中,由于流速普遍较低,泥沙、污垢等容易在仪表表面沉积,因此,插入式流量计常常带配套球阀,实现在不断流情况下拆下仪表维护和检查,从而提高测量系统的可靠性。下面就几种插入式流量计的性能进行比较。
(一)插入式涡轮流量计。价格较低,适合测量洁净液体的流量。流体中含有固体颗粒或粘稠物时,极易导致涡轮卡滞。流体中夹带的纤维、四氟生料带之类的异物,极易绕在涡轮叶片上,导致流量系数改变,而大口径管路上要加装网目数满足要求的过滤器又不大现实,因而影响了人们对该种仪表的选用。
(二)差压式均速管流量计。这种流量计在大口径水流量测量中用得较多。主要原因是结构简单,价格便宜,维修方便。因属径流速计型,只要仪表插入杆长度同管径相吻合,仪表示值受管内流速分布的影响较小。
(三)插入式涡街流量计。这种仪表测量本身度可达±1%R,耐脏性比插入式涡轮流量计好,被测液体中有少量泥沙时也不会像均速管那样容易引起故障,但受其测量原理的制约用来测量水流量时,可测流速下限只能达到0.3m/s,因此,在测量对象的流速下限要求更低时,不能胜任。
(四)插入式电磁流量计。同其他插入式流量计相比,用插入式电磁流量计测量大口径管道水流量具有明显的优越性。
1、范围度特别大;
2、测量头有较高的度;
3、阻塞影响可忽略;
4、有浸没型产品,安装在仪表井中被水淹没也不影响正常测量。
插入式流量计是基于速度面积法工作的,不论测量头是何种测量原理,管道中都必须充满液体。为了防止液体中的气体在管道中的积聚,管道的zui高点都应安装排气阀,实行自动排气或人工定期排气

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