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城镇供水行业流量计简介

浏览次数: 日期:2015-12-01

  21世纪,人们将进入以知识经济为特征的信息时代。微电子技术、计算机技术、通信网络技术和自动化技术将继续高速发展,作为工业自动化技术工具的自动化仪表与装置也将跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。

  在工业过程检测方面,常规的温度、压力、流量与物位4大热工变量的检测已经有较成熟的技术基础和产品。城镇供水行业使用的新一代的流量仪表主要特点是数字化和智能化,它们是以微计算机为核心,可以自动调零、线性化、补偿环境因素变化,直观地表达测量结果。在检测技术方面,超声、微波、激光等新技术正被大量采用,从而赋予新型流量计的性能和可靠性根本性的提高。

  1、 国内供水行业水流量计量的沿革

  根据对有关城市自来水公司和水库的流量计应用调查情况看,各地的水计量的历史基本相似,大致分为两个阶段。

  第一阶段:80年代以前,各地主要采用文丘里管、均速管、毕托管、孔板流量计等。有不少城市未安装出厂水流量仪表,而利用水泵特性曲线,以水泵扬程查流量代替出水计量。

  第二阶段:80年代以后至今,流量仪表种类方面出现了多种流量计并存的局面。一些水头损失较大的差压式流量计和插入式流量计逐渐被具有压力损失小,安装方便、自动化程度较高的流量仪表取代(如:电磁流量计、超声流量计等),在重大引水工程及水库仍有大量的文丘里管流量计在使用,但已比以往的差压式流量计有很大的改进。

  2、 城镇供水行业使用流量计的现状

  通过对主要城市自来水公司和水库在用流量计应用调查,各地自来水公司在少量沿用插入式流量计(涡轮、电磁等)的基础上,大量使用了电磁流量计、超声流量计等,并大量更新为智能化、便携式(超声)、多功能的流量仪表。少数自来水公司已实现用有线 / 总线式(如MODBUS、PROFIBUS、FF等)或无线的通讯方式,将流量数据远传至公司中心调度室。在大型引水工程、水库中,古典式文丘里管流量计仍得到大量应用(采用最新计算机技术的差压式流量计不断投入使用),辅助以使用大口径电磁流量计和超声流量计。(详见下表,表中的数字为台数)

  部分自来水公司和引水工程(水库)交接口水计量流量计状况

使用
单位
电磁流量计
超声流量计
插入式流量计
文丘里管流量计
其它
生产厂家
杭州
水司
33
 
 
 
 
E+H,光华爱尔美特
大连
水司
38
40
 
 
 
开封仪表厂,E+H,光华爱尔美特;富士,汇中
上海
南水司
75
2
 
 
 
ABB KENT-TAYLOR,光华爱尔美特;开封仪表厂
合肥
水司
7
6
 
 
 
ABB KENT-TAYLOR,光华爱尔美特;KROHNE
福州
水司
39
 
 
 
 
光华爱尔美特
贵阳
水司
1
1
9
 
 
开封仪表厂;富士;天津仪表三厂
深圳
水司
88
 
 
 
 
开封仪表厂,ABB KENT-TAYLOR,光华爱尔美特
青岛
水司
40
10
3
 
 
开封仪表厂,上海光华;本溪等;浙江科联
武汉
水司
3
19
24
 
 
光华爱尔美特;康创;武汉长兴
南京
水司
10
 
 
 
 
光华爱尔美特
郑州
水司
28
1
4
 
 
开封仪表厂,光华爱尔美特,KENT-TAYLOR;唐山汇中;英尼太克
深圳
水库
1
 
 
19
 
开封仪表厂
东深
供水
 
 
 
46
 
开封仪表厂
合 计
363
 
88
65
 
 

  流量是工业生产过程中常用的过程控制参数,是供水行业的一个重要的生产技术指标。流量计量的准确与否,将对企业的成本核算、能源消耗等重要指标的正确计算及可信程度产生影响。因此,选择高质量、运行稳定、计量准确的流量仪表是至关重要的。

  随着科学技术的发展,新型的流量仪表在不断的涌现,品种繁多,性能各异,其使用条件及技术参数也各不相同。对于使用者来说,应首先了解流量仪表的性能特点并结合本单位的具体应用场合的工况条件,进行正确的选择。

  我公司多年来在流量计量中,曾使用过多种不同类型的流量仪表,如涡轮流量计、超声波流量计、插入式和测量管式电磁流量计等,其中有国产仪表也有进口仪表,其工作性能和使用效果也各不相同。

  为了对供水量进行较为准确的计量,我公司在近年来投入了较大的资金对原有的流量仪表进行了更新改造,在前期选型工作中,我们根据以往所使用的各种流量仪表的实际应用情况、存在的问题、安装难度、性能价格比等问题认真地进行了分析比较和论证,认为电磁流量计具有反应灵敏、线性好、精确度高、在测量过程中,不受被测介质的温度、黏度等因素影响的优点,虽然安装相对复杂,但我们对于安装在铸铁管道上的流量计,采用了新的安装工艺,降低了安装难度,减少了停水时间。因此,在流量仪表的选型中,主要选用了开封仪表厂生产的电磁流量计。我们经过多年来的实际应用认识到,要使仪表安全稳定的运行,应创造较好的现场条件,并且严格按照其技术要求进行正确的安装和调试,实行集中管理,才能保证流量计正常工作,实现连续、准确的计量。下面是本公司在电磁流量计应用方面的具体做法(以开封仪表厂E-mag电磁流量计为例),以供探讨。

  一、仪表井位置的选择

  仪表井的位置应满足流量计对前后直管段的要求,即流量计上游直管段长度大于5D(D为管道直径),下游直管段大于2D,以保证流速的轴对称分布,消除因此而产生的测量误差。

  安装位置应避免强烈震动,避开强干扰源,并且使管道内应充满水。

  二、仪表的正确安装

  1、 传感器的安装

  电磁流量计的安装分为传感器的安装和转换器的安装,尤其是安装传感器,需要停水、割管、抽水、焊接或打口等工序,使得安装工作较为困难,并需要长时间停水,造成一定的经济损失。针对这种情况,我们在铸铁管道上安装流量计时,采用了新的工艺方法,用两个单盘补偿器取代了传统的短管甲、乙,取消了打口工序和对管口的保养时间,特别是在阀门关不太严的情况下,可以带水操作。在停水后,安装一台传感器仅需要半天时间即可恢复供水,由此缩短了安装时间,减小了因停水而造成的经济损失,并收到了一定的社会效益。

  超声波流量计一般受流速分布的影响,通过采用新的测量方法来解决问题.如:采用把超声波传播路线挪开管轴等方法来消除偏流和旋转流的影响;再如用计算机分层X射线照相(CT)技术测量多向上的流速分布,等等。用这些技术可以缩短必要的直管段长度和减少管道条件的制约.。

  4.3 差压式流量计

  差压式流量计约占流量计的1/3,供水行业主要使用的是文丘里管式流量计,今后这种趋势还会继续。这种流量计的节流件差不多没有改进的余地了,已经达到比较完善的程度,并已实现标准化。只是在与差压变送器的组合方式上将加以改进,提高流量计的易维修性和可靠性,或将差压变送器与节流件制作成为一体。

  差压变送器的一个发展趋势是高准确度多功能型的,它的目标是智能和信息化。信息型差压变送器带有微处理机,可以进行复杂的运算和各种补偿,以实现高精度化。如使用HART通讯传输,通过在4~20mA·DC的模拟信号上叠加数字通讯信号,用做信号的混合传送,可以进行远距离设定、自诊断等,以提高维护性。东深供水工程使用了56套开封仪表厂生产的具有双总线功能的宽量程流量计算机,使文丘里管的流量测量范围扩展到20:1,并且达到了0.5%的精度。

  4.4 插入式流量计

  插入式流量计一般采用插入式涡轮、电磁流量计,其工作方式以封闭圆管内的点流速代替面流速,一般准确度为2.5%。从实际使用情况看,其测量准确度受直管段、安装及插入深度的影响很大,一般不可能具有流量试验室的检定条件,使用测量误差会超出标称准确度很多,作为贸易结算仪表使用不是很合适。插入式涡轮流量计还存在易磨损、易堵塞的缺点。该种流量计在实流标定中,合格率不佳。

  5、 供水行业使用流量计选型中的问题

  流量仪表选型中要综合考虑仪表性能、被测介质特性、安装要求、工况条件及经济考虑等,以下仅对常规的问题提出看法。

  ⑴ 按管径大小选型。自来水公司一般情况下优先选用电磁流量计,引水工程及水库优先选用文丘里管(维修量小,经久耐用),特大口径可选择超声流量计,尽量不使用插入式流量计。

  ⑵ 按直管段及被测水质选型

  一般情况下,电磁流量计要求前直管段为5D,超声流量计和文丘里管流量计的前直管段为15D。

  ⑶ 流量计应具备常期运行稳定可靠、准确计量、数据采集方便的性能。

  ⑷ 流量计应能适应现场的环境条件,如湿度、温度、电磁信号干扰等。

  ⑸ 根据控制系统的要求合理选择流量计的功能

  通常,供水行业仅要求流量计具有显示和流量信号输出功能(电流、脉冲)。随着计算机技术、网络技术的应用,控制系统采用了大量的数据通讯技术。依据不同的通讯技术,所配备的流量计通讯协议也不同,如MODBUS、PROFIBUS、FF、HART等。

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