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  時(shí)間:2024-4-1 08:44:05

電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中應(yīng)用

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(jì),流量計(jì)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(dòng)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(jì),其本身的計(jì)量結(jié)構(gòu)正確可靠,操作簡單,也不會(huì)受到溫度、電導(dǎo)率等因素的干擾。分析了電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)以及要求,明確了電磁流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的事項(xiàng),并就其在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。
  將電磁流量計(jì)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(jì)量,為供水以及水資源分配提供參考和借鑒。電磁流量計(jì)的使用需要計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的配合,做好對流量計(jì)信號的自動(dòng)采集、轉(zhuǎn)換和分析,然后運(yùn)用專業(yè)的軟件進(jìn)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(jì),電磁流量計(jì)的操作簡單,不需要進(jìn)行人工識別,而且結(jié)果:的精度更高。
1電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理
  電磁流量計(jì)是一種對流體流量進(jìn)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(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢,完成流量測量。電磁流量計(jì)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(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)簡單,不容易受到交流磁場的干擾,不過會(huì)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(gè)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(jì)都是采用的交流磁場,由50Hz工頻電源激勵(lì)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(qiáng)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(qiáng)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(dòng)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(jìn)行抑制。
  電磁流量計(jì)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(shí)對磁場進(jìn)行切割,產(chǎn)生了電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算公式為:.
 
  式中:E為感應(yīng)電動(dòng)勢,K為儀表常數(shù),V為流體平均流速,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,D為測量管內(nèi)直徑。流體流動(dòng)的方向與磁場垂直,感應(yīng)電動(dòng)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(jì)的特點(diǎn)和要求分析
  電磁流量計(jì)的特點(diǎn)體現(xiàn)在幾個(gè)方面:①測量結(jié)果正確可靠,不會(huì)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(huì)阻礙流動(dòng)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(lì)磁方式,功耗較低而且零點(diǎn)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(jì)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(jì)進(jìn)行安裝使用時(shí),需要明確幾個(gè)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(gè)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(dú)地,不允許與其他設(shè)備的地網(wǎng)鏈接,必要時(shí)要做等電位;③需要對電磁流量計(jì)的安裝位置進(jìn)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(jì)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(jì)量結(jié)果的正確性。
3電磁流量計(jì)的應(yīng)用注意事項(xiàng)
  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(jì)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性,因此在實(shí)際使用過程中,應(yīng)該對需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行明確。
(1)電磁流量計(jì)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(qiáng)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(jìn)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(huì)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(jì)時(shí),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(jìn)行選擇和使用時(shí),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(shí)可行的維護(hù)計(jì)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(jì)入口管道需要保持暢通,不能有堆積物的存在,因?yàn)槎逊e物會(huì)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(jì)通常都會(huì)設(shè)置在相對空曠的地段,在雷雨天氣時(shí)容易遭到雷擊破壞,嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)整個(gè)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(jì)安裝使用時(shí),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(jì)的正常運(yùn)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(jì)就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失的情況,斷電后水量的計(jì)量會(huì)變得十分繁瑣,還需要與用戶進(jìn)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(hù)等措施外,技術(shù)人員還應(yīng)該加強(qiáng)對電磁流量計(jì)的改良,通過自帶電源的方式來對上述問題進(jìn)行解決。
(7)應(yīng)該依照具體的測量要求,確定電磁流量計(jì)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(shí),電磁流量計(jì)的滿度測量可以在介質(zhì)流速0.3-12m/s的范圍內(nèi)進(jìn)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(jì)的工作要求,測量結(jié)果的精度會(huì)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(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
4.1做好校驗(yàn)工作
  在對電磁流量計(jì)進(jìn)行安裝使用前,需要先做好相應(yīng)的校驗(yàn)工作,確保電磁流量計(jì)不會(huì)出現(xiàn)帶病工作的.情況。事實(shí)上,電磁流量計(jì)在出庫環(huán)節(jié),就已經(jīng)過校驗(yàn),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(huì)對電磁流量計(jì)的運(yùn)行產(chǎn)生不同影響。安裝完成后,電磁流量計(jì)的元器件會(huì)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(jì)的現(xiàn)場校驗(yàn)工作。電磁流量計(jì)安裝在供水管道內(nèi)部,拆卸難度大,校驗(yàn)環(huán)節(jié)采用的多是在線校驗(yàn)的方式,校驗(yàn)內(nèi)容包括幾點(diǎn):①測試勵(lì)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(lì)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(dòng)較大,需要多次測試取穩(wěn)定值,確保在充放電時(shí)兩級電阻值能夠接近;④在針對轉(zhuǎn)換罌勵(lì)磁電流進(jìn)行測試時(shí),應(yīng)該對轉(zhuǎn)換器的電流值和輸出值進(jìn)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(jìn)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(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面。
4.2.1區(qū)域計(jì)量
  電磁流量計(jì)在實(shí)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(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng),可以對正向和反向的水流流量進(jìn)行測量。供水企業(yè)能夠借助電磁流量計(jì),對供水區(qū)域內(nèi)的水流量進(jìn)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(shí),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(jìn)行合理分配,在滿足實(shí)際用水需求的同時(shí),做好水資源的優(yōu)化配置。另外,從保障供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的角度,可以將電磁流量計(jì)與壓力測量系統(tǒng)結(jié)合起來,通過流量、壓力的分析,及時(shí)找出供水系統(tǒng)中存在的異常,及時(shí)安排專人進(jìn)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(jì),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(jì)量
  在水廠生產(chǎn)水量計(jì)量中,電磁流量計(jì)有著廣泛的應(yīng)用,能夠保證水量配置和調(diào)度工作的實(shí)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(jì)量電耗、藥物消耗等,控制好凈水成本。另外,供水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中,還容易出現(xiàn)相應(yīng)的故障和間題,引發(fā)計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確的情況,在合理使用電磁流量計(jì)的情況下,可以及時(shí)掌握機(jī)組運(yùn)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(jì)能夠?yàn)槭姓芫W(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(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。電磁流量計(jì)在實(shí)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(jì)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(gè)重要依據(jù),以往的結(jié)算都是以普通的機(jī)械式水平為參照,但是在新的發(fā)展形勢下,機(jī)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?yàn)槠湓谑褂玫倪^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(jìn)行查看時(shí),存在一定難度。電磁流量計(jì)采用的是實(shí)時(shí)計(jì)量的方式,其能夠?qū)y量得到的數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸?shù)较鄳?yīng)的系統(tǒng)中,對機(jī)械式水表存在的問題進(jìn)行改善。數(shù)據(jù)在傳輸過程中,會(huì)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(jìn)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(qiáng)日常維護(hù)
  電磁流量計(jì)本身有著較高的穩(wěn)定性,在日常維護(hù)中,只需要做好電磁流量計(jì)的外觀檢查,確認(rèn)周圍環(huán)境是否存在異常,對塵垢進(jìn)行清掃,避免水和其他物質(zhì)進(jìn)入到設(shè)備中。應(yīng)該對接線情況進(jìn)行檢查,確認(rèn)儀表附近是否存在有新裝強(qiáng)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(jìn)行處理,例如,管道雜散電流干擾可以通過設(shè)置單獨(dú)接保護(hù)的方式處理,當(dāng)然,如果雜散電流較強(qiáng),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(qiáng)保護(hù)工作。
5結(jié)束語
  在供水系統(tǒng)中,電磁流量計(jì)的優(yōu)勢有很多,如運(yùn)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,F(xiàn)階段,電磁流量計(jì)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(jìn)一步優(yōu)化,改善電磁流量計(jì)的性能,為供水系統(tǒng)計(jì)量工作提供良好支撐。

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