摘要:供水系統(tǒng)中,為了能夠?qū)崿F(xiàn)對于水流量的正確測量,需要用到流量計,流量計依照測量原理可以分為力學(xué)原理(差壓式、轉(zhuǎn)子式),電學(xué)原理(電磁式、差動電容式、電感式),聲學(xué)(超聲波),供水系統(tǒng)中紅常用的是電學(xué)原理中的電磁流量計,其本身的計量結(jié)構(gòu)正確可靠,操作簡單,也不會受到溫度、電導(dǎo)率等因素的干擾。分析了電磁流量計的結(jié)構(gòu)、原理、特點以及要求,明確了電磁流量計在實際應(yīng)用中需要注意的事項,并就其在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了討論。
將電磁流量計應(yīng)用于供水系統(tǒng)中,能夠?qū)崿F(xiàn)對供水流量的正確計量,為供水以及水資源分配提供參考和借鑒。電磁流量計的使用需要計算機信息技術(shù)的配合,做好對流量計信號的自動采集、轉(zhuǎn)換和分析,然后運用專業(yè)的軟件進行精確模擬,幫助工作人員分析供水系統(tǒng)中流量的變化情況。對比常規(guī)流量計,電磁流量計的操作簡單,不需要進行人工識別,而且結(jié)果:的精度更高。
1電磁流量計的結(jié)構(gòu)和原理
電磁流量計是一種對流體流量進行測量的儀表,主要是利用電磁感應(yīng)原理,依照導(dǎo)電爐體在通過外加磁場時產(chǎn)生的電動勢,完成流量測量。電磁流量計的主要結(jié)構(gòu)包括:①磁路系統(tǒng)。產(chǎn)生直流或交流磁場,直流磁路可以借助永久磁鐵實現(xiàn),結(jié)構(gòu)簡單,不容易受到交流磁場的干擾,不過會導(dǎo)致通過測量導(dǎo)管的電解質(zhì)液體板化,繼而引發(fā)電板板化的問題,增大兩個電柢間的內(nèi)阻,影響儀表的正常工作。因此多數(shù)情況下電磁流量計都是采用的交流磁場,由50Hz工頻電源激勵產(chǎn)生。②測量導(dǎo)管。測量導(dǎo)管的材料應(yīng)該具備一定強度,使用低導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率的材料,如玻璃鋼、不銹鋼、高強塑料等。③電板。電板的作用是引出相應(yīng)的感應(yīng)電勢信號,信號與被測量流量成正比。電板安裝在管道垂直方向,可以避免沉淀物堆積影響測量精度。④轉(zhuǎn)換器。液體流動產(chǎn)生的感應(yīng)電勢信號柢其微羽,容易受到各種干擾因素的影響,轉(zhuǎn)換器可以將信號放大并且轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號,也可以對干擾信號進行抑制。
電磁流量計本身利用了電磁感應(yīng)定律,將流體當(dāng)成一種特殊導(dǎo)體,經(jīng)過磁力線時對磁場進行切割,產(chǎn)生了電動勢。感應(yīng)電動勢的計算公式為:.
式中:E為感應(yīng)電動勢,K為儀表常數(shù),V為流體平均流速,B為磁感應(yīng)強度,D為測量管內(nèi)直徑。流體流動的方向與磁場垂直,感應(yīng)電動勢和平均流速又或者單位體積電壓成正比,儀器可以測量感應(yīng)電壓信號,放大處理后轉(zhuǎn)換為統(tǒng)--輸出信號。
2電磁流量計的特點和要求分析
電磁流量計的特點體現(xiàn)在幾個方面:①測量結(jié)果正確可靠,不會受到注人溫度、壓力、流體密度等因素的影響;②測量管內(nèi)沒有設(shè)置任何會阻礙流動的部件,而且無壓損,在流體測量方面有著良好的適應(yīng)性;③轉(zhuǎn)換器使用了新的勵磁方式,功耗較低而且零點穩(wěn)定,可以與傳感器一同設(shè)置,也可以分離設(shè)置;④流量計采用了雙向測量系統(tǒng),設(shè)置有正向總量、反向總量和差值總量,可以將正向和反向流量顯示出來;⑤感應(yīng)電壓信號可以在磁場空間內(nèi)形成,數(shù)值為管道截面_上的平均值,因此傳感器對于直管段的要求較高,長度只需要達(dá)到管道直徑的5倍即可。
在對電磁流量計進行安裝使用時,需要明確幾個核心要求:①上、下游管道必須滿足一定的標(biāo)準(zhǔn):上游管道直段管超過管道直徑5倍,下游管道直段管超過管道直徑3倍,如果遇到特殊工作環(huán)境,這個長度還應(yīng)該增加;②必須做好接地電阻的嚴(yán)格控制,要求數(shù)值不能超過4Ω,并且為單獨地,不允許與其他設(shè)備的地網(wǎng)鏈接,必要時要做等電位;③需要對電磁流量計的安裝位置進行合理選擇,盡可能避開周邊存在電磁場的情況,以免測量結(jié)果受到干擾;④需要在電磁流量計下游管道上安裝相應(yīng)的閥門,避免管道內(nèi)部擾流,尤其是直角彎管和蝶閥位置,更應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的整流器,以起到穩(wěn)定水流的作用,保障計量結(jié)果的正確性。
3電磁流量計的應(yīng)用注意事項
供水系統(tǒng)本身的規(guī)模巨大,所處的環(huán)境復(fù)雜多變,要求電磁流量計具備較強的穩(wěn)定性和可靠性,因此在實際使用過程中,應(yīng)該對需要注意的事項進行明確。
(1)電磁流量計本身對于直段管有著較高的要求,一些老舊供水系統(tǒng)并不具備安裝條件,即便強行安裝,也無法保障測量的穩(wěn)定性和可靠性。對此,在條件允許的情況下,可以通過在適當(dāng)位置設(shè)置整流管的方式,對流體的流態(tài)特性進行改善,以保障測量結(jié)果的正確性。
(2)如果被測水流的流速過低,則測量精度同樣會受到影響,這一段在供水系統(tǒng)管網(wǎng)的末端尤其明顯。因此,在使用電磁流量計時,應(yīng)該盡量將邊界兩側(cè)的閥門保持開啟狀態(tài)。
(3)必須保障傳感器表面的干凈整潔,避免沾染污泥。在針對電極進行選擇和使用時,可以采用刮刀式電極或者采用帶有超聲波清洗模塊的電極,制定切實可行的維護計劃,盡可能減少干擾因素,保障電極的穩(wěn)定性,確保其能夠正常使用。
(4)電磁流量計入口管道需要保持暢通,不能有堆積物的存在,因為堆積物會直接影響流態(tài)特性,引發(fā)結(jié)果誤差過大的問題。供水系統(tǒng)管理部門應(yīng)該安排人員定期做好管道清理工作。
(5)電磁流量計通常都會設(shè)置在相對空曠的地段,在雷雨天氣時容易遭到雷擊破壞,嚴(yán)重時可能出現(xiàn)整個模塊都被擊穿的情況。從保障安全、減少損失的角度,在電磁流量計安裝使用時,需要設(shè)置相應(yīng)的防雷措施,如加裝避雷針、設(shè)置防雷地網(wǎng)等。
(6)電磁流量計的正常運轉(zhuǎn)需要有電源作為支撐,如果其安裝在室外,電源的連接是一大難題,一且發(fā)生電源斷電的情況,電磁流量計就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失的情況,斷電后水量的計量會變得十分繁瑣,還需要與用戶進行溝通。想要解決這一問題,除了設(shè)置多重電源、增加電源保護等措施外,技術(shù)人員還應(yīng)該加強對電磁流量計的改良,通過自帶電源的方式來對上述問題進行解決。
(7)應(yīng)該依照具體的測量要求,確定電磁流量計的精度等級,降低使用成本。例如,如果是用于貿(mào)易結(jié)算,應(yīng)該選擇0.3級、0.5級等精度等級,如果是用于過程控制,可以選擇1.0級等較低的精度等級。
(8)在測量一般介質(zhì)時,電磁流量計的滿度測量可以在介質(zhì)流速0.3-12m/s的范圍內(nèi)進行選擇,可供選擇的范圍較大。儀表的規(guī)格不一定必須與管道口徑相同,而且應(yīng)該看測量流量范圍是否在流速范圍內(nèi)。如果管道流速偏低,無法滿足電磁流量計的工作要求,測量結(jié)果的精度會受到影響,需要適當(dāng)縮小儀表口徑,提高管道流速。
4電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
4.1做好校驗工作
在對電磁流量計進行安裝使用前,需要先做好相應(yīng)的校驗工作,確保電磁流量計不會出現(xiàn)帶病工作的.情況。事實上,電磁流量計在出庫環(huán)節(jié),就已經(jīng)過校驗,不過考慮供水系統(tǒng)本身的復(fù)雜性,干擾因素較多,不同區(qū)域有著不同的外部環(huán)境,會對電磁流量計的運行產(chǎn)生不同影響。安裝完成后,電磁流量計的元器件會受到各種因素的影響,可能出現(xiàn)異常。因此,在首次使用前,通常都需要做好電磁流量計的現(xiàn)場校驗工作。電磁流量計安裝在供水管道內(nèi)部,拆卸難度大,校驗環(huán)節(jié)采用的多是在線校驗的方式,校驗內(nèi)容包括幾點:①測試勵磁線圈電阻,確保在環(huán)境溫度相同的情況下,電阻測試值能夠與出廠值保持一致;②測試勵磁線園的絕緣性,要求絕緣電阻數(shù)值不能低于200;③測試傳感器電極對地電阻,若數(shù)值波動較大,需要多次測試取穩(wěn)定值,確保在充放電時兩級電阻值能夠接近;④在針對轉(zhuǎn)換罌勵磁電流進行測試時,應(yīng)該對轉(zhuǎn)換器的電流值和輸出值進行觀察,確保誤差在0.25mA以內(nèi),⑤需要對轉(zhuǎn)換器頻率以及模擬量輸出進行測試,確保最大線性誤差不超過0.5%。
4.2優(yōu)化具體應(yīng)用
電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在幾個方面。
4.2.1區(qū)域計量
電磁流量計在實際應(yīng)用中有著巨大的優(yōu)越性,測量結(jié)果正確可靠,而且運行穩(wěn)定性強,可以對正向和反向的水流流量進行測量。供水企業(yè)能夠借助電磁流量計,對供水區(qū)域內(nèi)的水流量進行全面分析,結(jié)合數(shù)據(jù)分析確定水資源的損失和回收利用倩況。同時,應(yīng)該對照具體的數(shù)據(jù)信息,對區(qū)域內(nèi)的水資源進行合理分配,在滿足實際用水需求的同時,做好水資源的優(yōu)化配置。另外,從保障供水企業(yè)經(jīng)濟效益的角度,可以將電磁流量計與壓力測量系統(tǒng)結(jié)合起來,通過流量、壓力的分析,及時找出供水系統(tǒng)中存在的異常,及時安排專人進行檢修。例如,在某市供水系統(tǒng)中,部分管材使用的是DN600和DN800材料,流量較大,部分區(qū)域存在有輕微的漏損問題,需要使用靈敏度較高的電磁流量計,確保其具備較寬的測量范圍,以此來保障測量的效果。
4.2.2生產(chǎn)水量計量
在水廠生產(chǎn)水量計量中,電磁流量計有著廣泛的應(yīng)用,能夠保證水量配置和調(diào)度工作的實施效果,也可以為生產(chǎn)管理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐,輔助工作人員正確計量電耗、藥物消耗等,控制好凈水成本。另外,供水系統(tǒng)在實際運行中,還容易出現(xiàn)相應(yīng)的故障和間題,引發(fā)計量結(jié)果不準(zhǔn)確的情況,在合理使用電磁流量計的情況下,可以及時掌握機組運行的異常情況,了解上水管路是否存在有爆管問題。電磁流量計能夠為市政管網(wǎng)調(diào)度提供可供參考的數(shù)據(jù)信息,可以與出水長壓力共同工作,為系統(tǒng)的運行提供參考數(shù)據(jù)。電磁流量計在實際使用中,具有穩(wěn)定性好,測量精度高等優(yōu)勢,不過也存在一定的不足,可以使用同等精度等級的超聲波流量計作為校核工作,控制好誤差的范圍。
4.2.3水表結(jié)算
對于供水企業(yè)而言,水表結(jié)算是結(jié)算工作的一個重要依據(jù),以往的結(jié)算都是以普通的機械式水平為參照,但是在新的發(fā)展形勢下,機械式水表已經(jīng)無法很好地適應(yīng)供水企業(yè)的發(fā)展需求,因為其在使用的過程中,容易出現(xiàn)卡表、停表的問題,給結(jié)算工作帶來不必要的麻煩。另外,部分水表安裝的位置比較偏僻,工作人員在對水表顯示的數(shù)據(jù)進行查看時,存在一定難度。電磁流量計采用的是實時計量的方式,其能夠?qū)y量得到的數(shù)據(jù)實際傳輸?shù)较鄳?yīng)的系統(tǒng)中,對機械式水表存在的問題進行改善。數(shù)據(jù)在傳輸過程中,會產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)文檔,能夠?qū)┧到y(tǒng)中的異常信息進行展示,發(fā)出警示信息,有助于提升結(jié)算工作的效率和效果。
4.3加強日常維護
電磁流量計本身有著較高的穩(wěn)定性,在日常維護中,只需要做好電磁流量計的外觀檢查,確認(rèn)周圍環(huán)境是否存在異常,對塵垢進行清掃,避免水和其他物質(zhì)進入到設(shè)備中。應(yīng)該對接線情況進行檢查,確認(rèn)儀表附近是否存在有新裝強電磁場設(shè)備或者電線橫跨儀表。如果測量介質(zhì)容易污染電板,又或者測量管壁內(nèi)存在有沉淀、結(jié)構(gòu)的問題,應(yīng)該定期做好清理工作。對于環(huán)境方面存在的問題,如電磁干擾等,需要采取有效的措施進行處理,例如,管道雜散電流干擾可以通過設(shè)置單獨接保護的方式處理,當(dāng)然,如果雜散電流較強,還需要采取另外的措施,如設(shè)置流量傳感器,做好管道絕緣等。對于空間電磁干擾,可以采用單層或者多層屏蔽的方式,加強保護工作。
5結(jié)束語
在供水系統(tǒng)中,電磁流量計的優(yōu)勢有很多,如運行過程穩(wěn)定、測量結(jié)果正確性和靈敏度高等,受到了供水企業(yè)的高度重視。現(xiàn)階段,電磁流量計在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)基本趨于成熟,不過也存在一定的問題,如電源供應(yīng)問題、雷擊問題等,需要技術(shù)人員做好進一步優(yōu)化,改善電磁流量計的性能,為供水系統(tǒng)計量工作提供良好支撐。
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