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供水企業中夾持式電磁流(liú)量計的應用探討

點擊次數:1996 發布時間:2021-01-01 13:18:01
摘要(yào):夾持式電磁流(liú)量計計(jì)量準確度關係到供水企業的產銷(xiāo)差等各項經濟(jì)類考核指標,對其計量精度和運行可(kě)靠(kào)性定期評估非常必要(yào)。實踐證明,容積法校驗出廠(chǎng)夾持式電磁流(liú)量計的(de)方法可行。容積法中吸水井和清水池的水量變化對*終結果(guǒ)影響*大,該(gāi)方法的核心是液位的準確測量,建議在測量點現場讀數。測(cè)量中,水量調節應緩慢進行,避免構築(zhù)物內液麵波動過大(dà)造成液位讀數存在較大偏差。某**速測量時間宜盡可(kě)能長,以收(shōu)集較長(zhǎng)穩定時間段數據,使測(cè)量結果(guǒ)更(gèng)準確更具說服力。
1 基本情況
目前,各水廠出廠計量普遍采用(yòng)夾持式電磁流量計,但隨著時間推移(yí)和運行(háng)工況改變,可能會造成流量計的穩(wěn)定(dìng)性和準確度下降,進而關係到各項考核指標如產銷差等的計算結果。由於在線使用的夾持式電磁流量計拆裝(zhuāng)困難,對流量計的在(zài)線校準,以及計量管理水平有著十分重要的意(yì)義。《夾(jiá)持式電磁流量計在(zài)線校準要求》(CJ/T 364-2011)(下(xià)文簡稱“標準”)提供了標準表法(fǎ)和電(diàn)參數法兩(liǎng)種在線校準方法,要求複校時間間隔不宜超過 2 年,具體由被校單位根據實際使用情況確(què)定。
2 需解決的問(wèn)題
對所在城市的水廠出廠流(liú)量計進行檢驗工作,由於不具備超聲波流量計使用條件(缺少校(xiào)驗井或無(wú)滿足條件的裸露管段),且超聲波流量計的準確度比電磁流量計低,嚴格說來不符合(hé)計量量值傳遞的規則,因此,日常采(cǎi)用電參數法。當電參數法傳感器各(gè)參數正常時,轉換器的準確度在±0. 5%以內,但因其僅為性能測試,校(xiào)驗(yàn)結果不夠直觀,流量(liàng)計的數據準確(què)度無法獲知。對於安裝(zhuāng)在出廠管段處的流量計,可以(yǐ)利(lì)用水廠構築物(主要是(shì)清水池和(hé)吸水(shuǐ)井)作為測(cè)量(liàng)容器,即容積(jī)法進行測定,該方法在深(shēn)圳水務(wù)集團下屬水廠也曾嚐(cháng)試。根據這一原(yuán)理(lǐ),結合水廠現場實際,製定了詳細的方案並進行實施(shī)。
3 方案製定與實施
3.1 總體思路
利用(yòng)水廠的構築物作為測量容器,測量構築(zhù)物內水位在一定(dìng)時間範圍內的變化高度,以(yǐ)此來計算構築物內水(shuǐ)量的變化體(tǐ)積,將此結果與相同時間(jiān)段內電磁流量計的累計流量相(xiàng)比較,從而確定電磁流量計的計量性能。本次(cì)實施過程中,兼顧了不同的流速區間。
從原理上,這是一種*基本*直觀可靠的檢測方法,實施期間需依托生產係統,其(qí)檢(jiǎn)測時間盡量避開供水早(zǎo)、晚高峰,確保(bǎo)不影響安全供水。
該方法供水範圍相對較小,對全市供水影響不大,出廠流量計隻(zhī)有 1 個,由測量條件相對較簡單的 A 水廠進行,積累實際經驗(yàn)後,在(zài)適當的條件下進行其(qí)他水廠的出廠流(liú)量計校驗工作。影響該方法精度的因(yīn)素很多,測量過程中人員的配(pèi)合、竣工圖(tú)尺(chǐ)寸與實際存(cún)有的誤差、水廠可能存在少量的漏水(shuǐ)現(xiàn)象,特別(bié)是排空閥的泄露等,為此,測量前需周密計劃,精心實(shí)施,避免不(bú)必要的誤差。
3.2 計算方案
A 水廠淨水工藝為“混凝-沉澱-過濾-臭氧活性炭-消毒”,構(gòu)築物有平流沉澱池、普通砂濾池(包括反衝洗集水井(jǐng))、提(tí)升泵房、臭氧接觸池、活性炭濾池、吸水井和清水池。為使正常生產與校驗狀態間的切換安全快速,測量(liàng)過程前後閥門的啟閉動作應(yīng)盡可(kě)能少,尤(yóu)其是手動閥(fá)門。為此,在測量過程中,清水池前閥門不動作,確保原(yuán)水不進入常規處理(lǐ)後,關停(tíng)提升泵。參(cān)照這一思路,涉及水位(wèi)有變化的構築物(甚至包括管道(dào)內有無流量體積的(de)變化)都需進行分析計算(suàn),計算工作量較(jiào)多。另外,在(zài)測量過程(chéng)中,隨著水位的(de)下降,每一(yī)構築物的平麵尺寸會有不同程度的變化,為減少誤差,這些因素都需納入計算方案(àn)中。
例如,本次對砂濾池的計算,就考慮到洗砂排水槽的影(yǐng)響,根據其構造,分成了 4 個高差範圍進行計(jì)算;提(tí)升泵吸水室體積(jī)變化的計算中扣除了泵筒所占體積部分;對清水池和吸水井的麵積,對照竣工圖紙減去了導流牆、梁、柱等所占的麵積,另(lìng)外也考慮了人孔(kǒng)、溢流井等。
3.3 準備工作
測量前(qián)完(wán)成以下準備工(gōng)作(zuò),以減少測量過程帶來的誤差。檢查廠內閥門特別是砂濾池和炭濾池出水閥門的關閉嚴密度,對有漏失閥門的濾池提(tí)前停用濾空或在測量過程中重點(diǎn)監控;根據計算方案,準備好相應套數液位(wèi)簡易測量裝置,供校核液位儀使(shǐ)用,分別安裝於清水池、吸水井、炭濾池出水渠、沉澱池出水集(jí)水(shuǐ)渠等處;準備各點上的測量記錄表格;根據工作量大小安排各個測量點上(shàng)的工作人員,配備足(zú)夠數量(liàng)對講機,統一校對時間;複核閥門(尤其是超越管)狀(zhuàng)態,抽空窨井存水便於操作;供水調度中心及其他水廠做好水量調整準備。
3.4 校驗(yàn)實施
根據整體方案的(de)部署,A 水廠對其出廠(chǎng)管上的 1 個夾(jiá)持式電(diàn)磁流量計進(jìn)行容積法校驗,具體實(shí)施步驟如下。
*先,將水廠清水池調至高水位,所在城市的其他水廠也相應放高清水池水位以防意外;測量前 1 h 降低水廠出水負荷;關閉(bì)水廠沉澱池(chí)進(jìn)水(shuǐ)閥,將沉澱池液位降至出水槽以下(xià);關閉自用(yòng)水(shuǐ),關閉加礬泵,關閉加氯水(shuǐ)射器(qì)增壓泵(bèng),關閉臭(chòu)氧發(fā)生器,停尾水生(shēng)產;停提升泵,關閉砂濾池和炭濾池相應的進出水閥門;上述工作及人員到位後,待各(gè)測量點的液位波動緩慢(màn)穩(wěn)定時,現場指揮宣布開始測量,各(gè)個測量點工作人員記錄(lù)初始水位 H 1 ,電(diàn)磁流量計(jì)初始值 Q 1 和起(qǐ)始時刻 t 1 ;每隔 3 min 進行一次測量數據的記錄;測(cè)量期間逐步增大流量,再逐步回調流量(liàng);現場指揮宣布測量結束,*後一次記錄(lù)各點測量(liàng)數據;A 水廠恢複生產,恢複正常調度。此後,搜集、匯總各類記錄數據,進行後續的統計分析工作。
4 結果分析探討
A 水廠出廠電磁流(liú)量計的校驗測量從 2017 年 4 月(yuè) 11 日 13 ∶35 開始至 15 ∶08 結束,統計總體偏差為-3. 13%,因構築物容積的計算依據圖紙(zhǐ),其與實際尺寸可能存在差異,此外,計算過程中沒(méi)有考慮粉刷層厚度、蒸發量的影響等,該偏(piān)差值(zhí)在可接受範圍內。此次統計中(zhōng)的偏差(chà) =(電磁流量計讀數 - 總體積變化) /總體積變化 ×100,結果若(ruò)為負則表示出廠流量計計量小於(yú)實際出水量,為正,則(zé)反(fǎn)之。測(cè)量中(zhōng)的幾點體會探討如下。
4.1 各構築(zhù)物水量變化對結果(guǒ)的影響
據統計,各構築物的水量占比如表 1 所示(shì)。

表 1 的統(tǒng)計結果表明,在測量過程中,沉澱池、砂(shā)濾池(chí)等部分(fèn)水量流入提升泵房,因此,在測量過程中對於水位有可(kě)能上升(shēng)的測量點,要注(zhù)意觀察其水位上升不能超過堰口,造成水量統計失誤(wù)。由於清水池前閥(fá)門沒有關閉,吸水井、清水池有少量水通過管道流入前工(gōng)藝構築物。此外,本次的測量結果也表明,容積法校(xiào)驗電(diàn)磁流(liú)量計中需要重點關注並準確測(cè)量的是吸水(shuǐ)井和清水池的水量變化。
4.2 液位儀與人工標尺間的差異
液位的測量是(shì)整個容積法校驗的重點,其準確度直接(jiē)關乎計(jì)量結果。由於液位儀信號非數字傳輸(shū),在測量過程中安裝了人工標尺這一(yī)液位簡易測量裝置,供校核液位儀使(shǐ)用(yòng)。將測量的(de)累計液位差同液位儀(中控、現場)測得數據進行比較,如圖(tú) 1 所示。

由圖 1 可(kě)知,人(rén)工(gōng)標尺測得(dé)的液位差(chà)值與現場液位儀基本吻合,其變化一致,但中控液位儀顯示的數據呈現一定(dìng)的滯(zhì)後性,這同信號的傳輸距(jù)離與解析方式相關。在日後的測量過程中,對於吸水井和清水池這些對測量結果影響較大的地方,需(xū)進行人工標尺讀數,或對儀表(biǎo)校驗(yàn)後進行現場讀數記錄。
4.3 清水池測量點的選擇
由於清水池麵積較大,在測量過程(chéng)中,在清水池的初段、中段、末端與溢流井共 4 處安裝了相應的液位測量裝置。對這 4 處數據進行統計發(fā)現,雖然其絕對值存在差異,但累計液(yè)位(wèi)差完全吻(wěn)合,這表(biǎo)明某一點基本能反應清水池的液位變化,後續測量工作可隻選取一個點位。
4.4 不同流速區間偏差
本次測量兼顧了不同的流速區間,在不同流速(sù)(0. 30、0. 42、0. 58、0. 84、0. 98、1. 40 m/s)區間的偏差分別是 -3. 65%、-5. 35%、-4. 24%、-3. 95%、-3. 35%、-1. 62%,如(rú)圖(tú) 2 所示。

圖 2 的結果顯示,容(róng)積法(fǎ)校驗電磁流量計累計偏差開始階段不穩定,後期趨於(yú)穩定,在(zài) -3. 0%附近。這(zhè)是測量中不(bú)可避免存在某幾個時(shí)刻(特別出(chū)廠(chǎng)水流量改變時)某些測量(liàng)點液位波動較大,導(dǎo)致(zhì)記錄數值與真(zhēn)實情況存有較大差異,一(yī)開始(shǐ)累計出水總量較(jiào)少,偏差會相對放大,在後期(qī)累計水量大,這一原因導致的(de)偏差減少,偏差值也趨於穩定。
另外,不同流速下,容積法計算值與電磁流量計測量值間偏差不同,同**速不同(tóng)間隔區間統(tǒng)計的偏差不完全接近,這可(kě)能是某**速區間測(cè)量時段隻有 20~30 min,沒有足(zú)夠長的穩定時間導致(zhì)的。在(zài)這一期間,構築(zhù)物內液位變化不大,如果讀數存在微小偏差,計算的相對偏大就會較大。在今後工作中,可以隻選取2~3 個流速區(qū)間(jiān),每(měi)個流速區間時間盡可能長,以收集較長的穩定時(shí)間段數據,使統計的偏差數據更具說服力。
4.5 同清水池(chí)容積法的比較
一般采用容積法校驗出廠流量計計算(suàn)的都是清水池和吸水(shuǐ)井容積,即清水(shuǐ)池容積法。需要關閉清水池前閥門,為檢驗閥(fá)門的(de)閉合度,還需等待一段時間(至少(shǎo) 10 min),觀察清水(shuǐ)池液位變化情(qíng)況,如出現升高或降低,還需重新檢查(chá)直至穩定(dìng)。在這一過程中,對於隻有一根出廠管道的水廠,還會涉及到清水泵房水泵的關停動作。
本文所采用的容積法,同清水池容積法比較,準備工(gōng)作和測量過程一樣都需要動用較多的(de)人力物力,雖然較後者計算工作量增加很多,但校驗過程中動作較少,尤(yóu)其是閥門的啟閉操(cāo)作;另外,如水廠(chǎng)工藝不變(biàn)化,構築物無新建、改擴建等情況,後續的校驗中可以一直沿用該計算方案。
5 結語
實踐證明,容積法校(xiào)驗出廠夾持式電磁流量計的方法可行。
在該(gāi)方法中,吸水井和(hé)清水池的水量變化對(duì)*終結果影響*大,務必力求準確,為盡可能減少絕對誤差,*好在竣工時,用高精度鋼尺實測其數據,留作日後測試用;液位測量是容積(jī)法的核心,其準確度直接關乎*後的計量結果,建議在測量點現場讀數,如果有液位(wèi)儀,測量前(qián)需校正;測量過程中避免水量突(tū)變造成(chéng)構築物內液麵波動較大,影響測量讀數;一般水(shuǐ)量緩慢調節時,清水池內初段、中段、末端的液位變化(huà)基本一致(zhì),其測量點的選取可根(gēn)據實際安裝(zhuāng)條件選取一點即可;某**速測量時間宜盡可能長,這(zhè)樣在同**速下,可搜集到較長的穩定時間段數據,統計分析結果更準確更有說服力。此外,在容積法實施過程(chéng)中,對於水位有可(kě)能上(shàng)升的地方,要注意(yì)觀察其水位上升不能超過堰口,造成水量統計失誤;需(xū)密切關注清水池水位變化情況,確保其在測量結束後不因水位過低(dī)而影響正產生產。
用(yòng)容積法校驗出廠電磁(cí)流(liú)量計,初次進行時方案製定與(yǔ)計算工作量(liàng)較大,測量過程需動用較多的人力物力,但經實踐積累(lèi)一定經驗後,在日後的複校工作中(zhōng)將會較好(hǎo)開展,且其曆次校驗結果(guǒ)具(jù)有(yǒu)相當直觀可靠的對比意義。

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