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城鎮供水行業流量計簡介

瀏覽次數: 日期:2015-12-01

  21世紀,人們將進入以知識經濟為特征的信息時代。微電子技術、計算機技術、通信網絡技術和自動化技術將繼續高速發展,作為工業自動化技術工具的自動化儀表與裝置也將跨入真正的數字化、智能化、網絡化的時代。

  在工業過程檢測方面,常規的溫度、壓力、流量與物位4大熱工變量的檢測已經有較成熟的技術基礎和產品。城鎮供水行業使用的新一代的流量儀表主要特點是數字化和智能化,它們是以微計算機為核心,可以自動調零、線性化、補償環境因素變化,直觀地表達測量結果。在檢測技術方面,超聲、微波、激光等新技術正被大量采用,從而賦予新型流量計的性能和可靠性根本性的提高。

  1、 國內供水行業水流量計量的沿革

  根據對有關城市自來水公司和水庫的流量計應用調查情況看,各地的水計量的歷史基本相似,大致分為兩個階段。

  第一階段:80年代以前,各地主要采用文丘里管、均速管、畢托管、孔板流量計等。有不少城市未安裝出廠水流量儀表,而利用水泵特性曲線,以水泵揚程查流量代替出水計量。

  第二階段:80年代以后至今,流量儀表種類方面出現了多種流量計并存的局面。一些水頭損失較大的差壓式流量計和插入式流量計逐漸被具有壓力損失小,安裝方便、自動化程度較高的流量儀表取代(如:電磁流量計、超聲流量計等),在重大引水工程及水庫仍有大量的文丘里管流量計在使用,但已比以往的差壓式流量計有很大的改進。

  2、 城鎮供水行業使用流量計的現狀

  通過對主要城市自來水公司和水庫在用流量計應用調查,各地自來水公司在少量沿用插入式流量計(渦輪、電磁等)的基礎上,大量使用了電磁流量計、超聲流量計等,并大量更新為智能化、便攜式(超聲)、多功能的流量儀表。少數自來水公司已實現用有線 / 總線式(如MODBUS、PROFIBUS、FF等)或無線的通訊方式,將流量數據遠傳至公司中心調度室。在大型引水工程、水庫中,古典式文丘里管流量計仍得到大量應用(采用最新計算機技術的差壓式流量計不斷投入使用),輔助以使用大口徑電磁流量計和超聲流量計。(詳見下表,表中的數字為臺數)

  部分自來水公司和引水工程(水庫)交接口水計量流量計狀況

使用
單位
電磁流量計
超聲流量計
插入式流量計
文丘里管流量計
其它
生產廠家
杭州
水司
33
 
 
 
 
E+H,光華愛爾美特
大連
水司
38
40
 
 
 
開封儀表廠,E+H,光華愛爾美特;富士,匯中
上海
南水司
75
2
 
 
 
ABB KENT-TAYLOR,光華愛爾美特;開封儀表廠
合肥
水司
7
6
 
 
 
ABB KENT-TAYLOR,光華愛爾美特;KROHNE
福州
水司
39
 
 
 
 
光華愛爾美特
貴陽
水司
1
1
9
 
 
開封儀表廠;富士;天津儀表三廠
深圳
水司
88
 
 
 
 
開封儀表廠,ABB KENT-TAYLOR,光華愛爾美特
青島
水司
40
10
3
 
 
開封儀表廠,上海光華;本溪等;浙江科聯
武漢
水司
3
19
24
 
 
光華愛爾美特;康創;武漢長興
南京
水司
10
 
 
 
 
光華愛爾美特
鄭州
水司
28
1
4
 
 
開封儀表廠,光華愛爾美特,KENT-TAYLOR;唐山匯中;英尼太克
深圳
水庫
1
 
 
19
 
開封儀表廠
東深
供水
 
 
 
46
 
開封儀表廠
合 計
363
 
88
65
 
 

  流量是工業生產過程中常用的過程控制參數,是供水行業的一個重要的生產技術指標。流量計量的準確與否,將對企業的成本核算、能源消耗等重要指標的正確計算及可信程度產生影響。因此,選擇高質量、運行穩定、計量準確的流量儀表是至關重要的。

  隨著科學技術的發展,新型的流量儀表在不斷的涌現,品種繁多,性能各異,其使用條件及技術參數也各不相同。對于使用者來說,應首先了解流量儀表的性能特點并結合本單位的具體應用場合的工況條件,進行正確的選擇。

  我公司多年來在流量計量中,曾使用過多種不同類型的流量儀表,如渦輪流量計、超聲波流量計、插入式和測量管式電磁流量計等,其中有國產儀表也有進口儀表,其工作性能和使用效果也各不相同。

  為了對供水量進行較為準確的計量,我公司在近年來投入了較大的資金對原有的流量儀表進行了更新改造,在前期選型工作中,我們根據以往所使用的各種流量儀表的實際應用情況、存在的問題、安裝難度、性能價格比等問題認真地進行了分析比較和論證,認為電磁流量計具有反應靈敏、線性好、精確度高、在測量過程中,不受被測介質的溫度、黏度等因素影響的優點,雖然安裝相對復雜,但我們對于安裝在鑄鐵管道上的流量計,采用了新的安裝工藝,降低了安裝難度,減少了停水時間。因此,在流量儀表的選型中,主要選用了開封儀表廠生產的電磁流量計。我們經過多年來的實際應用認識到,要使儀表安全穩定的運行,應創造較好的現場條件,并且嚴格按照其技術要求進行正確的安裝和調試,實行集中管理,才能保證流量計正常工作,實現連續、準確的計量。下面是本公司在電磁流量計應用方面的具體做法(以開封儀表廠E-mag電磁流量計為例),以供探討。

  一、儀表井位置的選擇

  儀表井的位置應滿足流量計對前后直管段的要求,即流量計上游直管段長度大于5D(D為管道直徑),下游直管段大于2D,以保證流速的軸對稱分布,消除因此而產生的測量誤差。

  安裝位置應避免強烈震動,避開強干擾源,并且使管道內應充滿水。

  二、儀表的正確安裝

  1、 傳感器的安裝

  電磁流量計的安裝分為傳感器的安裝和轉換器的安裝,尤其是安裝傳感器,需要停水、割管、抽水、焊接或打口等工序,使得安裝工作較為困難,并需要長時間停水,造成一定的經濟損失。針對這種情況,我們在鑄鐵管道上安裝流量計時,采用了新的工藝方法,用兩個單盤補償器取代了傳統的短管甲、乙,取消了打口工序和對管口的保養時間,特別是在閥門關不太嚴的情況下,可以帶水操作。在停水后,安裝一臺傳感器僅需要半天時間即可恢復供水,由此縮短了安裝時間,減小了因停水而造成的經濟損失,并收到了一定的社會效益。

  超聲波流量計一般受流速分布的影響,通過采用新的測量方法來解決問題.如:采用把超聲波傳播路線挪開管軸等方法來消除偏流和旋轉流的影響;再如用計算機分層X射線照相(CT)技術測量多向上的流速分布,等等。用這些技術可以縮短必要的直管段長度和減少管道條件的制約.。

  4.3 差壓式流量計

  差壓式流量計約占流量計的1/3,供水行業主要使用的是文丘里管式流量計,今后這種趨勢還會繼續。這種流量計的節流件差不多沒有改進的余地了,已經達到比較完善的程度,并已實現標準化。只是在與差壓變送器的組合方式上將加以改進,提高流量計的易維修性和可靠性,或將差壓變送器與節流件制作成為一體。

  差壓變送器的一個發展趨勢是高準確度多功能型的,它的目標是智能和信息化。信息型差壓變送器帶有微處理機,可以進行復雜的運算和各種補償,以實現高精度化。如使用HART通訊傳輸,通過在4~20mA·DC的模擬信號上疊加數字通訊信號,用做信號的混合傳送,可以進行遠距離設定、自診斷等,以提高維護性。東深供水工程使用了56套開封儀表廠生產的具有雙總線功能的寬量程流量計算機,使文丘里管的流量測量范圍擴展到20:1,并且達到了0.5%的精度。

  4.4 插入式流量計

  插入式流量計一般采用插入式渦輪、電磁流量計,其工作方式以封閉圓管內的點流速代替面流速,一般準確度為2.5%。從實際使用情況看,其測量準確度受直管段、安裝及插入深度的影響很大,一般不可能具有流量試驗室的檢定條件,使用測量誤差會超出標稱準確度很多,作為貿易結算儀表使用不是很合適。插入式渦輪流量計還存在易磨損、易堵塞的缺點。該種流量計在實流標定中,合格率不佳。

  5、 供水行業使用流量計選型中的問題

  流量儀表選型中要綜合考慮儀表性能、被測介質特性、安裝要求、工況條件及經濟考慮等,以下僅對常規的問題提出看法。

 ?、拧“垂軓酱笮∵x型。自來水公司一般情況下優先選用電磁流量計,引水工程及水庫優先選用文丘里管(維修量小,經久耐用),特大口徑可選擇超聲流量計,盡量不使用插入式流量計。

 ?、?按直管段及被測水質選型

  一般情況下,電磁流量計要求前直管段為5D,超聲流量計和文丘里管流量計的前直管段為15D。

 ?、?流量計應具備常期運行穩定可靠、準確計量、數據采集方便的性能。

 ?、?流量計應能適應現場的環境條件,如濕度、溫度、電磁信號干擾等。

 ?、?根據控制系統的要求合理選擇流量計的功能

  通常,供水行業僅要求流量計具有顯示和流量信號輸出功能(電流、脈沖)。隨著計算機技術、網絡技術的應用,控制系統采用了大量的數據通訊技術。依據不同的通訊技術,所配備的流量計通訊協議也不同,如MODBUS、PROFIBUS、FF、HART等。

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