針對液體流量計臨（lín）近壽命出現的問題及（jí）更（gèng）換進行分析
點擊次數：2196 發布時間：2021-01-02 05:53:36
摘要：文中主要針對在生產實（shí）踐中液體流量（liàng）計由於出現故障（zhàng）或（huò）臨近使用壽命出現流量計（jì）不能正常工作以及計量偏差過大需要更換流（liú）量計的問題進行分析研究，探討利用原有流量計管段（duàn）在線不斷流帶壓安裝流量計的方案。實踐發現，應用多聲道超（chāo）聲流量計可實現在線帶（dài）壓開孔安裝，不僅對生產企（qǐ）業降低生產成本、提高生產效率具有重要意義，也避免了由於停水造成的連帶經濟損失和社會影響（xiǎng）。
1 項目背景
由於（yú）管段式液體流量計具有測量精度高、穩定、可靠、不產生壓力損失（shī）、可滿足 DN3000 管徑的（de）應用需求等特點，目前市政工（gōng）程中大量使（shǐ）用了管段式液體流量計。生產實（shí）踐中，當液體流量計出現故障或臨近使用壽命時（shí），易（yì）出現流量計不能正常工（gōng）作以及測量偏差過大需要（yào）更（gèng）換流量計（jì）的問題，而這些液體流量計（jì）大多使用（yòng）在市政管網的重（chóng）要計量點，如:城市水（shuǐ）源引水管線的流量計（jì）量（liàng）、自來水廠的進出廠流（liú）量計量、汙水廠進出廠流量計量等。一旦流量計出現問題，就會導致停水施（shī）工，停水施工不但成本高、周期長，還會有連帶的經濟損（sǔn）失和社會影響。
2 問題分析
研究發現，通過應用具有不斷流安（ān）裝特點的流量計，可以有效應對上述問題，該流量計的（de）選用應優先考慮以下幾方麵。
(1)準確度等級。流量計不僅用於安裝位置所（suǒ）在地點的流量計量，還要通過流量計監測（cè）管網漏損和係統的（de）平衡，所以（yǐ）新選用的流量計準確度等級不能低於原有流量計，否（fǒu）則不但影響該計量點的測量還會影響係統的誤差和平衡。
(2)流速範圍。通常供水管網中的（de）流量變化比較大，一方麵隨著生活水平的提（tí）高，人均用水量在不斷（duàn）增加，另一（yī）方麵集中用水現象日趨嚴重，夏季（jì）傍晚高（gāo）峰時的用水量是（shì）夜間低穀的數倍甚至數十倍（bèi）以（yǐ）上。因此，要求流量計量程比要大（dà），通常在 40∶1以上，*好應達到 100∶1以上（shàng），且（qiě）保證量程範圍內的測量準確度和重複（fù）性。
(3)直（zhí）管段要求。通常流量計要求較長的前後直管段，特別是速度式流（liú）量（liàng）計要求在流態充分發展(對（duì）稱、態分布)的（de）狀態下方（fāng）可準確計（jì）量。管段式液體流量計直管段至少要求為前 5D 後 2D(D= 流（liú）量（liàng）計直徑)，而大部分速度式流量（liàng）計要（yào）求直管段更長。要選擇的流量計直管段要求要與原有液（yè）體流量計相當，保證測量穩定（dìng）性。
(4)在線不斷流帶壓（yā）安裝、維護（hù）。通常在安裝、維護或檢定傳統形式的流量計時要進行斷流施工，為了避免（miǎn）斷流帶（dài）來的麻煩，通常采用安裝旁路備份流量計，但需要增加設備和土建的投資，而且現場要有足夠的空間。所以，選用的流量計應具備在無旁路、不斷流的情況（kuàng）下能夠安裝（zhuāng）維（wéi）護，且能（néng）夠在線標定。
(5)不產生壓損，滿足（zú）節能降耗的要求部分流量計在測量過程中易產生不同程（chéng）度的壓力損失，出現投（tóu）資多、計量成（chéng）本高、管網效率低的問題（tí），所（suǒ）以選擇流量計要在測量（liàng）過程中（zhōng）不產生壓損，滿足節能降耗的要求。
3 應對措施
結（jié）合技術可（kě）行性和經濟性分（fèn）析，多聲道超聲流量計能滿足上述要求。
3．1 原理（lǐ）分析
選用多聲道（dào）超聲流量計主要（yào）取決於該流（liú）量計（jì）具有以下特（tè）點（diǎn）。
(1)測量精度（dù）更高
相對其他速度式流量計，雙（shuāng）聲道（dào）超聲流量計對（duì）上遊障礙物如彎管、泵或閥的敏（mǐn）感度較低，測量結果的可靠性高，即使由於某些原因導致一（yī）個通道停止（zhǐ）工作，流量儀表仍可繼續測量。典型的入口直管（guǎn）段的（de）要求是上遊至少 5D，下遊至少 2D，在滿足上述安裝要求的（de）前（qián）提下，多（duō）通道超（chāo）聲流量計的測量精度可（kě）達（dá）±0. 5%。對比此精度下液體流量計的重複性要求是該精度的 1/3，超聲波流量計在此精度下的重複（fù）性是該精度的（de） 1/5，顯然超聲波流量計能（néng）達到的要求高於電（diàn）磁流（liú）量。
(2)對直管段（duàn）要求更低
多通道超聲流量計由於采用（yòng）對流速分布和麵積分布的二重積分計算流量，所以在層流和紊流的情況下都（dōu）能（néng）準確測量出流量，可做到計量交接（jiē）的精度，同時可實現流量測量範圍和（hé）測量口徑大，對直管段要求小(前 10D 後 3D)，目前市（shì）場上的（de）產品可以做到*大（dà）的適用管道口徑是 DN5000，而且口徑越大越容易實現高精度，多（duō）聲道超聲（shēng）流量計的口徑在理論上可以做成任意（yì）大。
(3)測量靈敏度更（gèng）高
多聲道超聲流量計的另一特（tè）點是由於時（shí）間測量精度非常高，可達到皮秒級，所以可實現高測量靈敏度，從而保證低流速下的準確測量(0. 05 m/s 時可達到（dào） 0. 5%)。量程比相對也較高，*高可達 400∶1。
(4)可實現（xiàn）不斷流帶壓施工和在線維護
插入（rù）式超聲流量計與外卡式流（liú）量計不同，其傳感器直接與水(介質)接觸。與其他流量計一樣有用法蘭連接形式的（de）工廠化的管段式產品，而且還可以在使用的管道上進行現場安裝。大部分插入式超聲波流量計可以通過帶壓（yā）安裝工具實（shí）現不斷流帶壓安裝（zhuāng），這種技（jì）術不僅可以在舊管網改造工程（chéng）中應用，還可以在新建工程中（zhōng）應用，免去伸縮節和連接法蘭，如在管網通水後再進行安裝，則可節省投資和工期。使用多年後，由（yóu）於水質問題（tí）發（fā）生的管壁（bì）結（jié）垢和傳感器前端結垢，這樣有可（kě）能導致傳感器（qì）信號發送和接收受到影響，此時傳感器可以在線通（tōng）過帶壓安裝（zhuāng）工具在不（bú）斷流情況下將傳感器退出清洗，繼續保證流量計測量精度和穩定性。
(5)其他特點
超聲流量（liàng）計還具備其他一係列的特點，如對流體沒（méi）有（yǒu）任（rèn）何阻礙，也沒（méi）有壓（yā）力損失和（hé）流量損失，耗電小;使（shǐ）用壽命長，可以（yǐ）用不斷流安裝方式更換換能器;維護運營費（fèi）用（yòng）低;可以市電供電（diàn），也可（kě）以電（diàn）池供電，通過電池（chí）供電時可以很好地解決電源引入的雷擊問題;全（quán）套材料不鏽鋼，經久耐用，造（zào）型美觀。
3．2 應用案例（lì）
某供（gòng）水集團* N 水廠某原安裝管段式液體流量計進行計量的 DN1600 管道，由於鄰近使用壽命(已使用近 15 年)，出現（xiàn）流量計測量偏差和波（bō）動過大的現象（xiàng），需要更換流量計。更換過程中，將 DN1600 液體流量計外殼在現場用氣焊切（qiē）割掉，拆下勵磁線圈後（hòu）在原有流量計本體（tǐ）的管段上現場（chǎng）開孔安裝雙聲道超聲流量計。整個安裝過（guò）程采用（yòng）現場不斷流（liú）在（zài）線帶壓安裝，安裝之後測得的流量穩定性、線性（xìng）度都能（néng）達（dá）到使用要求。經實踐總結，更換實施過程中要注意的幾個問題（tí）。
(1)要（yào）確認（rèn）在用液體流量計的管壁厚度及（jí）內襯材料特性，保證換能器在管段內壁的突出長度;(2)用氣焊切割液（yè）體流量計（jì）外殼時，一定要在管道內充滿水（shuǐ）的情況（kuàng）下(*好（hǎo）是（shì）帶壓並繼續保持管內水在運行流動的狀態)進（jìn）行，以免內襯受熱凸（tū）起變（biàn）形影響流態;(3)要有足夠安裝空（kōng）間(流量（liàng）井)，可以用原有的流量井，但管壁與流量井牆壁*小距（jù）離（lí）不小於 500 mm，流（liú）量井長不小於 1. 5 倍管徑。超聲波流（liú）量計空管安裝和（hé）帶壓安（ān）裝要求空間如圖 1 所示。
為進一步確認現場開孔安裝多聲道（dào）超聲流量計的性能指標，采用曆史數據、泵機（jī）的電耗數據、流量計前端的清水池的庫容等多個校核手段，對本（běn）次（cì）現場開孔安裝（zhuāng）的（de）雙聲道超聲波流量計進行了測量數據的核（hé）定。核定的結果是線性誤差在（zài） 0. 48%以內，重複性在 0. 288%以內。
4 結論
(1)通過（guò）以上分（fèn）析（xī）研究及核（hé）定數據可以看出，對液體流量計由於出現故障或臨近使用壽命出現流量計不能正（zhèng）常工作（zuò）以及測量偏差過大（dà）需要更換流量計的問題，采用在線不斷流（liú）帶壓現場（chǎng）開孔安裝（zhuāng）多聲（shēng）道超（chāo）聲流量計實現流量計更替的方法是可行的，能夠滿足（zú）生產實踐的計量要求。
(2)對多聲道超聲流量計特點的了解（jiě）和供水管網對流量計（jì）的要求來看，多聲道超聲流量計比較適合用於供（gòng）水管網改造及不斷（duàn）流安（ān）裝的現場（chǎng），特別是管道的計量。多聲道超（chāo）聲流量計的廣泛應用可（kě）為供水企業降（jiàng）低產銷差率、控製漏失率提供（gòng）有效的監控手段，可在類似工況（kuàng）中推廣使用。
氣體和液體流量計的區別 溫度過（guò）高對液體流量計有（yǒu）什麽影響 液體流量計堵塞怎麽辦 液體流量計可以測什麽（me）介（jiè）質 液體流量（liàng）計怎麽調數字 液體流量計外形尺寸（cùn） 液體流量計的參數設置（zhì）方法 液體流量計工作環境的要求 液體流量計數值（zhí）一直跳由哪些原因導致 液體流量計（jì）沒有信（xìn）號輸出原因及解決辦法 液體流量計顯示空管原因及處理方法 液（yè）體流量計的供（gòng）電方式有哪些 液體流量計可以調（diào）大（dà）小嗎 液體流量計連接plc係（xì）統及調（diào）試方法 液體（tǐ）流量計怎麽選擇 液體流量計的維護（hù）保養 液體流量計累計數不走了 液體（tǐ）流量計誤差大的原因分析 液體流量計流量波動分析 液體流量計（jì）的流量標定 液（yè）體流量計顯示負數什麽原因 液體流（liú）量計流量範圍 液體流量計輸出信號有哪些 液體流量計傳（chuán）感器（qì）的優點 工業液體流量計怎麽調節 液體流量計（jì）接線圖 液體流量計工作壓力溫（wēn）度要（yào）求（qiú） 液（yè）體流量計怎麽調節參數 液體流量計的（de）幾種連（lián）接（jiē）方式介（jiè）紹 液體流量計的組成結構圖
1 項目背景
由於（yú）管段式液體流量計具有測量精度高、穩定、可靠、不產生壓力損失（shī）、可滿足 DN3000 管徑的（de）應用需求等特點，目前市政工（gōng）程中大量使（shǐ）用了管段式液體流量計。生產實（shí）踐中，當液體流量計出現故障或臨近使用壽命時（shí），易（yì）出現流量計不能正常工（gōng）作以及測量偏差過大需要（yào）更（gèng）換流量計（jì）的問題，而這些液體流量計（jì）大多使用（yòng）在市政管網的重（chóng）要計量點，如:城市水（shuǐ）源引水管線的流量計（jì）量（liàng）、自來水廠的進出廠流（liú）量計量、汙水廠進出廠流量計量等。一旦流量計出現問題，就會導致停水施（shī）工，停水施工不但成本高、周期長，還會有連帶的經濟損（sǔn）失和社會影響。
2 問題分析
研究發現，通過應用具有不斷流安（ān）裝特點的流量計，可以有效應對上述問題，該流量計的（de）選用應優先考慮以下幾方麵。
(1)準確度等級。流量計不僅用於安裝位置所（suǒ）在地點的流量計量，還要通過流量計監測（cè）管網漏損和係統的（de）平衡，所以（yǐ）新選用的流量計準確度等級不能低於原有流量計，否（fǒu）則不但影響該計量點的測量還會影響係統的誤差和平衡。
(2)流速範圍。通常供水管網中的（de）流量變化比較大，一方麵隨著生活水平的提（tí）高，人均用水量在不斷（duàn）增加，另一（yī）方麵集中用水現象日趨嚴重，夏季（jì）傍晚高（gāo）峰時的用水量是（shì）夜間低穀的數倍甚至數十倍（bèi）以（yǐ）上。因此，要求流量計量程比要大（dà），通常在 40∶1以上，*好應達到 100∶1以上（shàng），且（qiě）保證量程範圍內的測量準確度和重複（fù）性。
(3)直（zhí）管段要求。通常流量計要求較長的前後直管段，特別是速度式流（liú）量（liàng）計要求在流態充分發展(對（duì）稱、態分布)的（de）狀態下方（fāng）可準確計（jì）量。管段式液體流量計直管段至少要求為前 5D 後 2D(D= 流（liú）量（liàng）計直徑)，而大部分速度式流量（liàng）計要（yào）求直管段更長。要選擇的流量計直管段要求要與原有液（yè）體流量計相當，保證測量穩定（dìng）性。
(4)在線不斷流帶壓（yā）安裝、維護（hù）。通常在安裝、維護或檢定傳統形式的流量計時要進行斷流施工，為了避免（miǎn）斷流帶（dài）來的麻煩，通常采用安裝旁路備份流量計，但需要增加設備和土建的投資，而且現場要有足夠的空間。所以，選用的流量計應具備在無旁路、不斷流的情況（kuàng）下能夠安裝（zhuāng）維（wéi）護，且能（néng）夠在線標定。
(5)不產生壓損，滿足（zú）節能降耗的要求部分流量計在測量過程中易產生不同程（chéng）度的壓力損失，出現投（tóu）資多、計量成（chéng）本高、管網效率低的問題（tí），所（suǒ）以選擇流量計要在測量（liàng）過程中（zhōng）不產生壓損，滿足節能降耗的要求。
3 應對措施
結（jié）合技術可（kě）行性和經濟性分（fèn）析，多聲道超聲流量計能滿足上述要求。
3．1 原理（lǐ）分析
選用多聲道（dào）超聲流量計主要（yào）取決於該流（liú）量計（jì）具有以下特（tè）點（diǎn）。
(1)測量精度（dù）更高
相對其他速度式流量計，雙（shuāng）聲道（dào）超聲流量計對（duì）上遊障礙物如彎管、泵或閥的敏（mǐn）感度較低，測量結果的可靠性高，即使由於某些原因導致一（yī）個通道停止（zhǐ）工作，流量儀表仍可繼續測量。典型的入口直管（guǎn）段的（de）要求是上遊至少 5D，下遊至少 2D，在滿足上述安裝要求的（de）前（qián）提下，多（duō）通道超（chāo）聲流量計的測量精度可（kě）達（dá）±0. 5%。對比此精度下液體流量計的重複性要求是該精度的 1/3，超聲波流量計在此精度下的重複（fù）性是該精度的（de） 1/5，顯然超聲波流量計能（néng）達到的要求高於電（diàn）磁流（liú）量。
(2)對直管段（duàn）要求更低
多通道超聲流量計由於采用（yòng）對流速分布和麵積分布的二重積分計算流量，所以在層流和紊流的情況下都（dōu）能（néng）準確測量出流量，可做到計量交接（jiē）的精度，同時可實現流量測量範圍和（hé）測量口徑大，對直管段要求小(前 10D 後 3D)，目前市（shì）場上的（de）產品可以做到*大（dà）的適用管道口徑是 DN5000，而且口徑越大越容易實現高精度，多（duō）聲道超聲（shēng）流量計的口徑在理論上可以做成任意（yì）大。
(3)測量靈敏度更（gèng）高
多聲道超聲流量計的另一特（tè）點是由於時（shí）間測量精度非常高，可達到皮秒級，所以可實現高測量靈敏度，從而保證低流速下的準確測量(0. 05 m/s 時可達到（dào） 0. 5%)。量程比相對也較高，*高可達 400∶1。
(4)可實現（xiàn）不斷流帶壓施工和在線維護
插入（rù）式超聲流量計與外卡式流（liú）量計不同，其傳感器直接與水(介質)接觸。與其他流量計一樣有用法蘭連接形式的（de）工廠化的管段式產品，而且還可以在使用的管道上進行現場安裝。大部分插入式超聲波流量計可以通過帶壓（yā）安裝工具實（shí）現不斷流帶壓安裝（zhuāng），這種技（jì）術不僅可以在舊管網改造工程（chéng）中應用，還可以在新建工程中（zhōng）應用，免去伸縮節和連接法蘭，如在管網通水後再進行安裝，則可節省投資和工期。使用多年後，由（yóu）於水質問題（tí）發（fā）生的管壁（bì）結（jié）垢和傳感器前端結垢，這樣有可（kě）能導致傳感器（qì）信號發送和接收受到影響，此時傳感器可以在線通（tōng）過帶壓安裝（zhuāng）工具在不（bú）斷流情況下將傳感器退出清洗，繼續保證流量計測量精度和穩定性。
(5)其他特點
超聲流量（liàng）計還具備其他一係列的特點，如對流體沒（méi）有（yǒu）任（rèn）何阻礙，也沒（méi）有壓（yā）力損失和（hé）流量損失，耗電小;使（shǐ）用壽命長，可以（yǐ）用不斷流安裝方式更換換能器;維護運營費（fèi）用（yòng）低;可以市電供電（diàn），也可（kě）以電（diàn）池供電，通過電池（chí）供電時可以很好地解決電源引入的雷擊問題;全（quán）套材料不鏽鋼，經久耐用，造（zào）型美觀。
3．2 應用案例（lì）
某供（gòng）水集團* N 水廠某原安裝管段式液體流量計進行計量的 DN1600 管道，由於鄰近使用壽命(已使用近 15 年)，出現（xiàn）流量計測量偏差和波（bō）動過大的現象（xiàng），需要更換流量計。更換過程中，將 DN1600 液體流量計外殼在現場用氣焊切（qiē）割掉，拆下勵磁線圈後（hòu）在原有流量計本體（tǐ）的管段上現場（chǎng）開孔安裝雙聲道超聲流量計。整個安裝過（guò）程采用（yòng）現場不斷流（liú）在（zài）線帶壓安裝，安裝之後測得的流量穩定性、線性（xìng）度都能（néng）達（dá）到使用要求。經實踐總結，更換實施過程中要注意的幾個問題（tí）。
(1)要（yào）確認（rèn）在用液體流量計的管壁厚度及（jí）內襯材料特性，保證換能器在管段內壁的突出長度;(2)用氣焊切割液（yè）體流量計（jì）外殼時，一定要在管道內充滿水（shuǐ）的情況（kuàng）下(*好（hǎo）是（shì）帶壓並繼續保持管內水在運行流動的狀態)進（jìn）行，以免內襯受熱凸（tū）起變（biàn）形影響流態;(3)要有足夠安裝空（kōng）間(流量（liàng）井)，可以用原有的流量井，但管壁與流量井牆壁*小距（jù）離（lí）不小於 500 mm，流（liú）量井長不小於 1. 5 倍管徑。超聲波流（liú）量計空管安裝和（hé）帶壓安（ān）裝要求空間如圖 1 所示。
為進一步確認現場開孔安裝多聲道（dào）超聲流量計的性能指標，采用曆史數據、泵機（jī）的電耗數據、流量計前端的清水池的庫容等多個校核手段，對本（běn）次（cì）現場開孔安裝（zhuāng）的（de）雙聲道超聲波流量計進行了測量數據的核（hé）定。核定的結果是線性誤差在（zài） 0. 48%以內，重複性在 0. 288%以內。
4 結論
(1)通過（guò）以上分（fèn）析（xī）研究及核（hé）定數據可以看出，對液體流量計由於出現故障或臨近使用壽命出現流量計不能正（zhèng）常工作（zuò）以及測量偏差過大（dà）需要更換流量計的問題，采用在線不斷流（liú）帶壓現場（chǎng）開孔安裝（zhuāng）多聲（shēng）道超（chāo）聲流量計實現流量計更替的方法是可行的，能夠滿足（zú）生產實踐的計量要求。
(2)對多聲道超聲流量計特點的了解（jiě）和供水管網對流量計（jì）的要求來看，多聲道超聲流量計比較適合用於供（gòng）水管網改造及不斷（duàn）流安（ān）裝的現場（chǎng），特別是管道的計量。多聲道超（chāo）聲流量計的廣泛應用可（kě）為供水企業降（jiàng）低產銷差率、控製漏失率提供（gòng）有效的監控手段，可在類似工況（kuàng）中推廣使用。
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