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關(guān)于高精度污水管道流量計在供水系統(tǒng)中的案例分析
點擊次數(shù)：2753 發(fā)布時間：2020-12-24 03:29:59
流量測量工作是工業(yè)生產(chǎn)中一項重要的基礎(chǔ)性工作，流量計所測量與收集的相關(guān)數(shù)據(jù)直接關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定進行，是自動化生產(chǎn)控制中重要的環(huán)節(jié)，高精度污水管道流量計是流量計領(lǐng)域中使用極為廣泛的一款產(chǎn)品，它的測量范圍度大，響應快，計量數(shù)據(jù)正確，給操作工提供了操作依據(jù)。其優(yōu)越的性能和準確的測量及便捷的安裝維護受到用戶的喜愛。本文針對于高精度污水管道流量計的基本原理、特點及其在在制氧機組供水系統(tǒng)中以及安裝使用的案例所作分析總結(jié)，
我公司服務的客戶生產(chǎn)過程中的制氧機組冷卻供水系統(tǒng)距離控制室較遠，均為無人值守。原來一直采用的是孔板流量計進行液位的測量與監(jiān)控，由于原檢測裝置的缺陷，測量的數(shù)據(jù)由于無法準確地反映蓄水池的供水量，因此不能監(jiān)視蓄水池水滿溢和缺水的情況，只能依靠人工巡回檢查。經(jīng)常出現(xiàn)低水位和水滿溢的情況。所以導致不能及時補水或斷水，對生產(chǎn)很不利，也造成了水資源的浪費。我們在供水計量檢測過程中，采用高精度污水管道流量計對原孔板、差壓測量系統(tǒng)裝置進行了改造，克服了原孔板流量計的缺陷，解決了孔板測量范圍度小的難題，以及差壓傳感器正、負引壓管內(nèi)容易聚集氣泡所造成的計量誤差問題。同時將流量信號接到PKS自動化生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)統(tǒng)上，為計量管理部門和操作工提供了準確的計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和正確的操作依據(jù)，較完善解決了原裝置測量數(shù)據(jù)長期計量不準的問題，同時也避免了水資源的浪費。
一、高精度污水管道流量計的基本原理
高精度污水管道流量計的基本原理是以法拉*電磁感應定律為基礎(chǔ)，即導體在磁場中作切割磁力線運動時，在其兩端產(chǎn)生感應電動勢。該原理用于測量管道內(nèi)流動的導電性流體。導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管道內(nèi)流動，并且流體流動的方向與磁場方向相垂直(見圖1)，
產(chǎn)生與流量成比例的感應電勢，流體中產(chǎn)生的感應電動勢被位于管子徑向兩端的一對電極拾取，該信號電壓uE與磁場強度B、電極間距離D和平均流速穢成正比。磁場強度B和電極距離D是常數(shù)，所以信號電壓與平均流速口成正比。計算公式如下：
根據(jù)體積流量的計算公式表明，信號電壓uE與平均流速穢成線形正比。只要測得液體的流速，就可測得液體的流量，即：
在信號轉(zhuǎn)換器中該感應信號電壓被變換成可編程的模擬和數(shù)字輸出信號送出。
二、高精度污水管道流量計產(chǎn)品特點及應用
(1)由于測量導管內(nèi)部無可動元件和阻流體，幾乎沒有壓力損失，所以反應十分靈敏。
(2)測量導涂層或襯里可解決腐蝕性介質(zhì)流量的測量，檢測過程中不受被測量介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度以及流動狀態(tài)等變化的影響，沒有測量滯后現(xiàn)象。
(3)測量范圍寬，*高可達100：1，一般為10：1，流速一般可達1～6m3／s。測量管徑范圍可從2mm到2400mm。
(4)測量感應電動勢與流量成線性關(guān)系，流體的體積流量與介質(zhì)的物性(如溫度、壓力、密度、粘度等)流動狀態(tài)無關(guān)。
高精度污水管道流量計也有其局限性不足之處，就是使用溫度和壓力不能太高，溫度一般不超過120'(2，壓力一般不要超過1．6MPa。應用范圍有限，不能用來測量氣體等非導電流體的流量。
由于高精度污水管道流量計用于導電液體的流量測量有其優(yōu)越性，且線性好，穩(wěn)定、可靠，電信號適宜于遠距離傳輸，且安裝維護方便，前景廣闊。
三、高精度污水管道流量計的設(shè)計選型及安裝
3．1設(shè)計選型
原計量檢測為節(jié)流式孔板、差壓檢測裝置，我們對其計量數(shù)據(jù)檢測不準的情況進行了分析，主要有兩個方面的因素造成，一是孔板的測量范圍度不夠。孔板設(shè)計常用流量為15～20m3／h，實際使用中*小流量為7m3／h，*大流量50m3／h，在小流量和大流量時都會出現(xiàn)較大誤差；二是流體有氣泡。供水系統(tǒng)的供水管道為DNl00mm，*大流量可以達到240m3／h，出水口為敞放式排水，常常處于非滿管狀態(tài)，以及由于供水設(shè)備或管道安裝等方面的因素，存在不正常節(jié)流的現(xiàn)象，常常有氣泡聚集在傳感器的正、負壓室內(nèi)，造成測量數(shù)據(jù)嚴重偏差。
根據(jù)機組供水系統(tǒng)的情況和測量裝置的可適用性、可靠性以及現(xiàn)場環(huán)境等情況，我們選擇了DE43F一體型高精度污水管道流量計對原測量裝置進行換型改造。高精度污水管道流量計的測量范圍寬，響應快，不受溫度、壓力變化的影響，安裝方便，可滿足供水系統(tǒng)檢測計量的需要。
根據(jù)工藝方面提出的參數(shù)，供水量的常用流量在12。15m3／h之間，*小水流量7m3／h，*大水流量可達50m3／h，水壓力在0．2—0．3MPa之間(閥前壓力)，水溫度為常溫。在設(shè)計時，高精度污水管道流量計的管道口徑選擇了DN50mm的管道，*大流量為60m3／h，這樣既節(jié)約了成本，又滿足了日常供水計量的需要。
3．2安裝高精度污水管道流量計的正確安裝對其正常運行極為重要，高精度污水管道流量計的安裝環(huán)境和安裝位置亦關(guān)系到計量的準確，可靠。按照高精度污水管道流量計的安裝要求，安裝方向或水平或垂直、傾斜均可，不受限制。本裝置采用了水平安裝，并保證了流量計上游管道直管段大于5D(實際達12D)，下游管道直管段大于3D(實際達10D)要求。
傳感器安裝處應具有一定背壓，否則傳感器出口直接排空易造成測量管內(nèi)液體非滿管，為不良的安裝位置，應予以避免，因此在出水管道的安裝上考慮了一段向上傾斜的安裝位置見圖2，使高精度污水管道流量計的安裝位置始終位于出口管道下方，保證液體在任何時候都能夠充滿測量管道，避免了測量誤差，滿足了必要的安裝要求。管道采用了法蘭連接，便于安裝、檢修維護方便。
高精度污水管道流量計安裝在一根DN50mm的管道上，原供水管為95108mm，將其作為旁通用途。正常情況時，打開V1、V3閥，關(guān)閉V2閥，補充水通過高精度污水管道流量計計量后向蓄水池供水。當高精度污水管道流量計故障或者檢修時，關(guān)閉v3閥，打開V1、V2閥向蓄水池供水，以保證生產(chǎn)不受影響，還可以方便高精度污水管道流量計的零點校驗。安裝示意圖見圖3。
由于高精度污水管道流量計安裝在露天現(xiàn)場，考慮到現(xiàn)場的環(huán)境以及安全，高精度污水管道流量計的供電采用了DC·24V電源，由泵站儀表柜內(nèi)的穩(wěn)壓電源供給。電氣連接見原理框圖4。高精度污水管道流量計將拾取的流量信號，通過轉(zhuǎn)換和運算處理，轉(zhuǎn)換成標準的電流信號，送到泵站儀表柜的二次儀表(數(shù)顯控制儀WPS一80型)上顯示，同時將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C組控制室的Dcs—PKs系統(tǒng)上，通過監(jiān)視畫面可監(jiān)測供水量的瞬時流量和累計流量，操作工即可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)供水量。
四、關(guān)于干擾與接地須知
高精度污水管道流量計是基于導電性流體在磁場中運動所產(chǎn)生的感應電動勢來推算流體流量的測量儀表，其基本工作原理是電磁感應定律。因此電磁耦合、靜電感應是高精度污水管道流量計干擾噪聲的*要來源，在管線上存在雜散電壓干擾。為了保證液體與地同電位，避免液體與地有電位差以及因空間電磁干擾而造成的測量誤差，所以，對接地做了嚴格的要求。本裝置與管道為固定法蘭連接，固定法蘭和管道以及流量傳感器均用
2．5mm2的銅芯線作了良好的接地見圖5。經(jīng)檢測，該裝置的接地電阻為8．212，(安裝要求小于10012)，除了將傳感器接地外，還用銅線跨接在管道的兩法蘭上，保證了接地牢固、可靠，減少了電磁耦合、靜電感應引起的干擾?？臻g電磁干擾一般經(jīng)過電纜引入，我們采用了單層屏蔽信號電纜予以保護，同時，由于該高精度污水管道流量計為一體型(其傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起)，縮短了信號線與激磁線的長度并且隱蔽在儀表內(nèi)部，也減少了信號衰減和空間電磁波的噪聲侵人，保證了測量數(shù)據(jù)的準確、可靠。實際使用運行中，定期用萬用表檢查兩電極與地端的絕緣電阻。
五、高精度污水管道流量計的校驗檢查
(1)系統(tǒng)零位檢查
當系統(tǒng)安裝完成后，按照廠家要求做了系統(tǒng)零點校驗。高精度污水管道流量計系統(tǒng)零點的校驗可用手動和自動兩種方式進行。檢查時，流量傳感器的流體應處于絕對靜止，同時保證流量傳感器測量管內(nèi)充滿液體，然后對system zeFo(系統(tǒng)零位)參數(shù)進行手動或自動零位調(diào)整，用“ENTER”鍵選擇參數(shù)，用ARROWA鍵選擇方式(手動或自動)，這里選擇自動(automatic)，按ENTER啟動程序。在調(diào)整中，顯示器上從255至實際“0”值的倒計數(shù)，過程約20s完成，在實際操作中該過程進行兩次。
(2)量程檢查根據(jù)該高精度污水管道流量計的生產(chǎn)廠家說明書說明，量程的校驗在流量計出廠前有專門的稱重實驗裝置進行了校準，我們在使用中只對其量程值進行了確認，以及對相關(guān)參數(shù)的設(shè)定作了檢查。
六、高精度污水管道流量計的可靠性及維護
提高高精度污水管道流量計的可靠性，就是盡可能的減少和消除故障。而實際上故障是多樣的，有的是儀表線路、電氣以及環(huán)境因素引起的；有的是系統(tǒng)中元件，元件／組件組合因素造成的；有的是安裝不規(guī)范造成的。還有流體介質(zhì)的導電性能、或水中帶有大量空氣等，均會影響測量計量的準確可靠。有些故障通過調(diào)整可以解決，有些故障則需要在使用中通過有效的維護管理來解決。
與其它儀控設(shè)備一樣，為保證高精度污水管道流量計的可靠性，除了在規(guī)定的條件下運行外，需要維護人員加強專業(yè)知識的掌握，還需要加強初期的維護。大部分儀表設(shè)備的故障均在運行初期較高，要勤觀察，勤巡、點檢，發(fā)現(xiàn)問題，**處理和報告。還應作好其運行數(shù)據(jù)的管理，作為一種新型儀表的應用，應加強對其進行跟蹤，作好歷史記錄，便于對其掌握及推廣應用。
七、本文結(jié)語
流量計量是企業(yè)能源消耗的計算工具，是企業(yè)生產(chǎn)過程中重要參數(shù)之一。流量計量儀表得到了越來越多的應用，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對高精度、高可靠性、高智能化儀表日益青睞。我公司選用的高精度污水管道流量計體現(xiàn)了安裝方便，測量數(shù)據(jù)直觀可靠，易于操作等特點，給計量部門提供了準確真實的數(shù)據(jù)，為節(jié)約能源提供了依據(jù)，起到了良好的效果，有較好的推廣前景。
我公司服務的客戶生產(chǎn)過程中的制氧機組冷卻供水系統(tǒng)距離控制室較遠，均為無人值守。原來一直采用的是孔板流量計進行液位的測量與監(jiān)控，由于原檢測裝置的缺陷，測量的數(shù)據(jù)由于無法準確地反映蓄水池的供水量，因此不能監(jiān)視蓄水池水滿溢和缺水的情況，只能依靠人工巡回檢查。經(jīng)常出現(xiàn)低水位和水滿溢的情況。所以導致不能及時補水或斷水，對生產(chǎn)很不利，也造成了水資源的浪費。我們在供水計量檢測過程中，采用高精度污水管道流量計對原孔板、差壓測量系統(tǒng)裝置進行了改造，克服了原孔板流量計的缺陷，解決了孔板測量范圍度小的難題，以及差壓傳感器正、負引壓管內(nèi)容易聚集氣泡所造成的計量誤差問題。同時將流量信號接到PKS自動化生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)統(tǒng)上，為計量管理部門和操作工提供了準確的計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和正確的操作依據(jù)，較完善解決了原裝置測量數(shù)據(jù)長期計量不準的問題，同時也避免了水資源的浪費。
一、高精度污水管道流量計的基本原理
高精度污水管道流量計的基本原理是以法拉*電磁感應定律為基礎(chǔ)，即導體在磁場中作切割磁力線運動時，在其兩端產(chǎn)生感應電動勢。該原理用于測量管道內(nèi)流動的導電性流體。導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管道內(nèi)流動，并且流體流動的方向與磁場方向相垂直(見圖1)，
產(chǎn)生與流量成比例的感應電勢，流體中產(chǎn)生的感應電動勢被位于管子徑向兩端的一對電極拾取，該信號電壓uE與磁場強度B、電極間距離D和平均流速穢成正比。磁場強度B和電極距離D是常數(shù)，所以信號電壓與平均流速口成正比。計算公式如下：
根據(jù)體積流量的計算公式表明，信號電壓uE與平均流速穢成線形正比。只要測得液體的流速，就可測得液體的流量，即：
在信號轉(zhuǎn)換器中該感應信號電壓被變換成可編程的模擬和數(shù)字輸出信號送出。
二、高精度污水管道流量計產(chǎn)品特點及應用
(1)由于測量導管內(nèi)部無可動元件和阻流體，幾乎沒有壓力損失，所以反應十分靈敏。
(2)測量導涂層或襯里可解決腐蝕性介質(zhì)流量的測量，檢測過程中不受被測量介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度以及流動狀態(tài)等變化的影響，沒有測量滯后現(xiàn)象。
(3)測量范圍寬，*高可達100：1，一般為10：1，流速一般可達1～6m3／s。測量管徑范圍可從2mm到2400mm。
(4)測量感應電動勢與流量成線性關(guān)系，流體的體積流量與介質(zhì)的物性(如溫度、壓力、密度、粘度等)流動狀態(tài)無關(guān)。
高精度污水管道流量計也有其局限性不足之處，就是使用溫度和壓力不能太高，溫度一般不超過120'(2，壓力一般不要超過1．6MPa。應用范圍有限，不能用來測量氣體等非導電流體的流量。
由于高精度污水管道流量計用于導電液體的流量測量有其優(yōu)越性，且線性好，穩(wěn)定、可靠，電信號適宜于遠距離傳輸，且安裝維護方便，前景廣闊。
三、高精度污水管道流量計的設(shè)計選型及安裝
3．1設(shè)計選型
原計量檢測為節(jié)流式孔板、差壓檢測裝置，我們對其計量數(shù)據(jù)檢測不準的情況進行了分析，主要有兩個方面的因素造成，一是孔板的測量范圍度不夠。孔板設(shè)計常用流量為15～20m3／h，實際使用中*小流量為7m3／h，*大流量50m3／h，在小流量和大流量時都會出現(xiàn)較大誤差；二是流體有氣泡。供水系統(tǒng)的供水管道為DNl00mm，*大流量可以達到240m3／h，出水口為敞放式排水，常常處于非滿管狀態(tài)，以及由于供水設(shè)備或管道安裝等方面的因素，存在不正常節(jié)流的現(xiàn)象，常常有氣泡聚集在傳感器的正、負壓室內(nèi)，造成測量數(shù)據(jù)嚴重偏差。
根據(jù)機組供水系統(tǒng)的情況和測量裝置的可適用性、可靠性以及現(xiàn)場環(huán)境等情況，我們選擇了DE43F一體型高精度污水管道流量計對原測量裝置進行換型改造。高精度污水管道流量計的測量范圍寬，響應快，不受溫度、壓力變化的影響，安裝方便，可滿足供水系統(tǒng)檢測計量的需要。
根據(jù)工藝方面提出的參數(shù)，供水量的常用流量在12。15m3／h之間，*小水流量7m3／h，*大水流量可達50m3／h，水壓力在0．2—0．3MPa之間(閥前壓力)，水溫度為常溫。在設(shè)計時，高精度污水管道流量計的管道口徑選擇了DN50mm的管道，*大流量為60m3／h，這樣既節(jié)約了成本，又滿足了日常供水計量的需要。
3．2安裝高精度污水管道流量計的正確安裝對其正常運行極為重要，高精度污水管道流量計的安裝環(huán)境和安裝位置亦關(guān)系到計量的準確，可靠。按照高精度污水管道流量計的安裝要求，安裝方向或水平或垂直、傾斜均可，不受限制。本裝置采用了水平安裝，并保證了流量計上游管道直管段大于5D(實際達12D)，下游管道直管段大于3D(實際達10D)要求。
傳感器安裝處應具有一定背壓，否則傳感器出口直接排空易造成測量管內(nèi)液體非滿管，為不良的安裝位置，應予以避免，因此在出水管道的安裝上考慮了一段向上傾斜的安裝位置見圖2，使高精度污水管道流量計的安裝位置始終位于出口管道下方，保證液體在任何時候都能夠充滿測量管道，避免了測量誤差，滿足了必要的安裝要求。管道采用了法蘭連接，便于安裝、檢修維護方便。
高精度污水管道流量計安裝在一根DN50mm的管道上，原供水管為95108mm，將其作為旁通用途。正常情況時，打開V1、V3閥，關(guān)閉V2閥，補充水通過高精度污水管道流量計計量后向蓄水池供水。當高精度污水管道流量計故障或者檢修時，關(guān)閉v3閥，打開V1、V2閥向蓄水池供水，以保證生產(chǎn)不受影響，還可以方便高精度污水管道流量計的零點校驗。安裝示意圖見圖3。
由于高精度污水管道流量計安裝在露天現(xiàn)場，考慮到現(xiàn)場的環(huán)境以及安全，高精度污水管道流量計的供電采用了DC·24V電源，由泵站儀表柜內(nèi)的穩(wěn)壓電源供給。電氣連接見原理框圖4。高精度污水管道流量計將拾取的流量信號，通過轉(zhuǎn)換和運算處理，轉(zhuǎn)換成標準的電流信號，送到泵站儀表柜的二次儀表(數(shù)顯控制儀WPS一80型)上顯示，同時將其數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C組控制室的Dcs—PKs系統(tǒng)上，通過監(jiān)視畫面可監(jiān)測供水量的瞬時流量和累計流量，操作工即可根據(jù)其顯示數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)供水量。
四、關(guān)于干擾與接地須知
高精度污水管道流量計是基于導電性流體在磁場中運動所產(chǎn)生的感應電動勢來推算流體流量的測量儀表，其基本工作原理是電磁感應定律。因此電磁耦合、靜電感應是高精度污水管道流量計干擾噪聲的*要來源，在管線上存在雜散電壓干擾。為了保證液體與地同電位，避免液體與地有電位差以及因空間電磁干擾而造成的測量誤差，所以，對接地做了嚴格的要求。本裝置與管道為固定法蘭連接，固定法蘭和管道以及流量傳感器均用
2．5mm2的銅芯線作了良好的接地見圖5。經(jīng)檢測，該裝置的接地電阻為8．212，(安裝要求小于10012)，除了將傳感器接地外，還用銅線跨接在管道的兩法蘭上，保證了接地牢固、可靠，減少了電磁耦合、靜電感應引起的干擾?？臻g電磁干擾一般經(jīng)過電纜引入，我們采用了單層屏蔽信號電纜予以保護，同時，由于該高精度污水管道流量計為一體型(其傳感器和轉(zhuǎn)換器組裝在一起)，縮短了信號線與激磁線的長度并且隱蔽在儀表內(nèi)部，也減少了信號衰減和空間電磁波的噪聲侵人，保證了測量數(shù)據(jù)的準確、可靠。實際使用運行中，定期用萬用表檢查兩電極與地端的絕緣電阻。
五、高精度污水管道流量計的校驗檢查
(1)系統(tǒng)零位檢查
當系統(tǒng)安裝完成后，按照廠家要求做了系統(tǒng)零點校驗。高精度污水管道流量計系統(tǒng)零點的校驗可用手動和自動兩種方式進行。檢查時，流量傳感器的流體應處于絕對靜止，同時保證流量傳感器測量管內(nèi)充滿液體，然后對system zeFo(系統(tǒng)零位)參數(shù)進行手動或自動零位調(diào)整，用“ENTER”鍵選擇參數(shù)，用ARROWA鍵選擇方式(手動或自動)，這里選擇自動(automatic)，按ENTER啟動程序。在調(diào)整中，顯示器上從255至實際“0”值的倒計數(shù)，過程約20s完成，在實際操作中該過程進行兩次。
(2)量程檢查根據(jù)該高精度污水管道流量計的生產(chǎn)廠家說明書說明，量程的校驗在流量計出廠前有專門的稱重實驗裝置進行了校準，我們在使用中只對其量程值進行了確認，以及對相關(guān)參數(shù)的設(shè)定作了檢查。
六、高精度污水管道流量計的可靠性及維護
提高高精度污水管道流量計的可靠性，就是盡可能的減少和消除故障。而實際上故障是多樣的，有的是儀表線路、電氣以及環(huán)境因素引起的；有的是系統(tǒng)中元件，元件／組件組合因素造成的；有的是安裝不規(guī)范造成的。還有流體介質(zhì)的導電性能、或水中帶有大量空氣等，均會影響測量計量的準確可靠。有些故障通過調(diào)整可以解決，有些故障則需要在使用中通過有效的維護管理來解決。
與其它儀控設(shè)備一樣，為保證高精度污水管道流量計的可靠性，除了在規(guī)定的條件下運行外，需要維護人員加強專業(yè)知識的掌握，還需要加強初期的維護。大部分儀表設(shè)備的故障均在運行初期較高，要勤觀察，勤巡、點檢，發(fā)現(xiàn)問題，**處理和報告。還應作好其運行數(shù)據(jù)的管理，作為一種新型儀表的應用，應加強對其進行跟蹤，作好歷史記錄，便于對其掌握及推廣應用。
七、本文結(jié)語
流量計量是企業(yè)能源消耗的計算工具，是企業(yè)生產(chǎn)過程中重要參數(shù)之一。流量計量儀表得到了越來越多的應用，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對高精度、高可靠性、高智能化儀表日益青睞。我公司選用的高精度污水管道流量計體現(xiàn)了安裝方便，測量數(shù)據(jù)直觀可靠，易于操作等特點，給計量部門提供了準確真實的數(shù)據(jù)，為節(jié)約能源提供了依據(jù)，起到了良好的效果，有較好的推廣前景。