摘要:从满足使用要求和提高效费比出发,介绍了水流量计的测量特点和选用要点、水流量计的特点以及水资源流量仪表的选型。
1概述
仪表在使用中,人们主要关注仪表的可靠性和精度�？煽啃园ㄖ柿靠煽亢涂晌扌�,维修代价不大是较好的选择。同时流量计本体性能好并不能保证测量效果,故还应考虑精度。仪表选型应该避免片面追求性能高和精度佳,而是在满足要求的前提下,选用可靠性最高、维修最方便、费用最省的哪个方案。
2水流量计的测量特点和选用要点
水的洁净程度不同,工况条件各易,测量范围悬殊,可靠性要求差异,测量精度要求有高有低,费用承受能力不一,因此不是随便装一台流量计就肯定能用好。此外,水流量计是作为贸易结算、能量计量、流量控制的重要依据;其测量最不直观,现场很难直接判定其准确度;其影响测量准确度的因素多样,如安装位置及方法等;大管径、低流速给测量带来困难;若与管道直接连接,仪表出故障时无法在线修复。所以流量计量在国内外被视为一个难点。
水流量计的选用应从下列因素加以考虑,即法兰标准,有国标GB、欧标DIN、美标ANSI等;公称直径不代表管道内径,同一管道直径有不同的壁厚,有些流量计对管道内径有严格要求;材质选用;确定精确计量、一般计量、流量控制等用途;GB/T17167规定,对于净水计量精度应达到±2.5%R,对于污水计量精度应达到±5%R;对介质状态、化学性质、压力损失、物理性质等进行明确;不同流量计对最低和最高流速有明确的规定;对管道与仪表通径、上下游直管段情况及阀门位置、安装环境有无振动及电磁干扰等进行明确;确定数字脉冲/模拟量输出、含HART协议输出等;确定安装、运行、校验、维护、备件和使用等寿命,性价比和技术服务等。
3水流量计的特点
水流量计全部属于推理式流量计,以下是一些常用水流量计的特点。
1)差压式流量计
主要采用威力巴流量计或阿牛巴流量计等均速管流量计。优点是制作简单、性能稳定、对振动不敏感、抗干扰能力较强。缺点是精度属于中等水平、范围度较窄、安装要求较高、泄漏点多。
(2)超声波流量计
超声波流量计按测量原理分为为传播时间法、多普勒效应法等;按安装方式分为可移动安装、固定安装;按声道数分为单声道、多声道。特点是无阻力损失、流量下限低、便携式可随时安装及拆卸、适于大管道且造价与管径无关。局限性是便携式精度不高、不能用于小口径测量、多声道价格昂贵等。
(3)电磁流量计
电磁流量计按激磁方式分为交流激磁、低频矩形波激磁等;按安装方式分为法兰连接、螺纹连接、插入式等;按结构形式分为一体型、分体型等;按介质状态分为满管型、不满管型。它是测量导电性流体理想的体积流量计,优点是管道为光滑直管,无阻塞,无磨损,压损小,无可动部件,可靠性高,长期稳定性好,免维护;测量范围大,保证精度的范围度一般达40∶1,可测范围达200∶1;对流体状况要求不高,对前后直管段要求低;精度高,可达0.2%R;口径范围大;可测双向流量;与流体接触的电极和内衬材料有多种选择;响应速度可达10ms,批处理时间可达1秒;可自清洗。局限性是有最小电导率的限制;磨损和结垢会影响测量精度;流体需要充满管道;大口径产品价格高。选型要点:精度为满管型0.5-2.0级(特殊0.2级)、不满管型1.5-2.0级、插入型2.0-4.0级;流速范围为0.5-10米/秒,注意易粘附、沉积、结垢的应大于2米/秒,含颗粒介质的应小于3米/秒。
(4)涡街流量计
涡街流量计特点是无可动部件,可靠性高,使用寿命长;原始频率输出信号与实际体积流量成线性关系;测量范围宽,在10∶1以上;安装简单,维护方便,费用较低;测量精度较高。局限性是不适于安装在强震动场合的管道上;有较长的直管段。
4水资源流量仪表的选型
(1)自来水的流量测量
最适宜用旋翼式水表;DN≥200的选用电磁流量计,精度达±(0.3-1)%R,可根据费用选用,精度越高价格越贵。
(2)原水和过滤水的流量测量
原水泥沙等杂质含量较高,过滤水泥沙等杂质含量梢低,若选用节流式差压流量计,取压阀等常被泥沙堵死,相比之下选用匀速管、插入式涡街或插入式电磁、超声流量计就不会出现这些情况。因为转动部分易堵易卡,故选用旋翼式水表也是不适宜的,有时流体带有长纤维杂质,会挂在涡街发生体上,导致仪表失灵,这时也不宜选用涡街流量计。
给排水道若为敞开渠道,具有自由表面自然流,可采用明渠流量计测量流量,而管渠,虽不敞开,但是在非受压非满管状态下流动,实际上也属于明渠。明渠流量测量方法很多,主要有堰式和槽式两大类,都是设置了标准化量水堰槽,在规定位置测量水位,再根据流量与水位的关系计算出流量。在计算机技术广泛应用的今天,可将水位-流量函数关系装入仪表,采用查表和线性内插的方法得到流量值,从而达到较高精度。薄壁堰是测量精度最高的,能达到±(1—3)%FS,量程比为(10-20)∶1,测量范围达0-40000m3/h,其特点是结构简单,价格便宜,测量精度高,可靠性好,其缺点是水头损失大,不能用于平坦地面的渠道,堰上游易堆积固形物,要定期清理。槽式流量计测量槽有多种形式,水中固态物质几乎不沉淀,随水流排出,水位抬高比堰小,适用于不允许有大落差的渠道,有P槽和PB槽等。堰式和槽式流量计都是用液位计计算流量,常用非接触超声式液位计连续测量水位,注意测点必须避免表面有大量泡沫的场所。
涡街流量计安装和维护都非常简单,但只能部
分解决测量问题,因为口径较大的要比同口径的电磁要贵,且口径只能做到DN15-400,最小可测流量为0.32m3/h,最小可测流速为0.4m/s。电磁口径可以做到DN2.5-3000,可测流量为0.0053―305000m3/h,最小可测流速为0.1m/s,因而覆盖范围比涡街流量计宽得多。大口径的电磁价格较贵,解决方案是选用插入式流量计,分为插入式涡街流量计或电磁等点流速计型、差压式匀速管等径流速型等,插入式涡街最小可测流速为0.32m/s,精度达±1%R,测量头位于管道中心线上,耐脏性较好,含有少量泥砂也不会引起故障,当流速下限更低时则无法完成测量任务;插入式电磁流量计下限无限制,只是误差较大,其范围度较大,有较高精度,测量头一般位于管道中特定位置。在大口径管路流量计中,由于流速普遍较低,泥沙、污垢等易在仪表表面沉积,因此流量探头常配有球阀,实现在线维护和检查。
匀速管流量计在大口径时用得较多,优点是结构简单,价格便宜,维修方便,只要插入杆长度同管径相吻合,仪表示值受管内流速分布的影响较小,在安装时要注意引压管中不能有气体存在,否则引起仪表示值发生变化,故需要对引压管进行排气。缺点是避免泥沙将取样孔堵死,为不打破平衡必须严禁排污,只允许开表时进行少量排气操作;相对流量较小时,误差较大,主要适于一般测量和过程监控;标定困难,需逐台进行。威力巴流量计采用子弹头形断面的检测杆,流量系数K稳定性好,拐点相对平缓;低压取压孔位于探头两侧面,流体分离点之前,流速较快,避免了污垢聚集,不易堵,而高压取压孔位于高压区,阻止了流体中的固体颗粒进入,所以高低压测孔的本质防堵性能优于其他断面的检测杆,同时检测杆前端表面采用粗糙化处理,使其表面始终保持边界紊流,降低了流体牵引力和涡街脱落力,从而产生稳定流线,使流量系数更加稳定,流量系数K的精度为1.0%;但因为所测差压较小,应配用零点稳定性好的微差压变送器,而“T”形阿牛巴流量计具有更强的差压信号,其它与威力巴流量计类似。
超声流量计换能器可不与介质直接接触,介质有较多杂质也不对测量构成严重威胁,夹装式虽精度不高,但安装方便,常用于流量监视,适用于无停车机会的场合,常用来与其他流量计进行比对。多声道超声流量计精度达±0.5%,可以用于贸易交接,但安装必须在专业指导下进行。传播时间法的适用于洁净流体的测量,大管径带测量管的多声道流量计,精度最高,基本误差在±(0.5―1)%R,有的高达±0.15%R,夹装式可达到±(1―3)%R;而多谱勒效应法的适用于固相含量较多或含有气泡的液体,基本误差在±(3―10)%FS,当固体含量基本不变时,可达±(0.5―3)%FS。
结论:给排水道为敞开渠道时采用明渠流量计;在贸易计量时,DN≤200时超声波仪表比电磁贵,选用电磁流量计,而DN≥250时超声流量计比电磁流量计便宜,选用超声流量计,特别在大管道上优先选用多声道超声流量计,精度完全满足计量要求;对计量要求较低的可以选用匀速管流量计或插入式涡街;对一般的流量监控可以采用插入式电磁流量计。
(3)去离子水的流量测量
去离子水纯度极高,由于管径较小可以采用涡街流量计,在个别大管径的流量测量中可采用匀速管流量计。
(4)污水的流量测量
污水比较脏污,有时有一定腐蚀性,应根据实际情况选择流量计,用管道输送的污水可用电磁流量计进行测量,但要注意测量管和电极的清洗;通过明渠排放的,适用明渠流量计或面积-速度流量计。
5结论
每种水流量计都有优缺点,因此了解原理和适用范围至关重要。当数种流量计均能满足时,应选用无机械运动部件,磨损小的流量计。一台流量计成功运行的条件是:由流体性质和精度要求选择类型;由流量范围选择口径;由类型正确选择安装地点;由性能、服务选择厂家;严格按厂家说明书精心安装及接线调试。
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