摘要:供水系统中,为了能够实现对于水流量的准确测量,需要用到流量计,流量计依照测量原理可以分为力学原理(差压式、转子式),电学原理(电磁式、差动电容式、电感式),声学(超声波),供水系统中红常用的是电学原理中的电磁流量计,其本身的计量结构准确可靠,操作简单,也不会受到温度、电导率等因素的干扰。文章分析了电磁流量计的结构、原理、特点以及要求,明确了电磁流量计在实际应用中需要注意的事项,并就其在供水系统中的应用进行了讨论。
将电磁流量计应用于供水系统中,能够实现对供水流量的精准计量,为供水以及水资源分配提供参考和借鉴。电磁流量计的使用需要计算机信息技术的配合,做好对流量计信号的自动采集、转换和分析,然后运用专业的软件进行精que模拟,帮助工作人员分析供水系统中流量的变化情况。对比常规流量计,电磁流量计的操作简单,不需要进行人工识别,而且结果的精que度更高。
1 电磁流量计的结构和原理
电磁流量计是一种对流体流量进行测量的仪表,主要是利用电磁感应原理,依照导电炉体在通过外加磁场时产生的电动势,完成流量测量。电磁流量计的主要结构包括:①磁路系统。产生直流或交流磁场,直流磁路可以借助永久磁铁实现,结构简单,不容易受到交流磁场的干扰,不过会导致通过测量导管的电解质液体极化,继而引发电极极化的问题,增大两个电极间的内阻,影响仪表的正常工作。因此多数情况下电磁流量计都是采用的交流磁场,由 50 Hz 工频电源激励产生。②测量导管。测量导管的材料应该具备一定强度,使用低导电率和导热率的材料,如玻璃钢、不锈钢、高强塑料等。③电极。电极的作用是引出相应的感应电势信号,信号与被测量流量成正比。电极安装在管道垂直方向,可以避免沉淀物堆积影响测量精度。④转换器。液体流动产生的感应电势信号极其微弱,容易受到各种干扰因素的影响,转换器可以将信号放大并且转换为统一标准信号,也可以对干扰信号进行抑制。
电磁流量计本身利用了电磁感应定律,将流体当成一种特殊导体,经过磁力线时对磁场进行切割,产生了电动势。感应电动势的计算公式为:
E=K×V×B×D (1)
式中:E 为感应电动势,K 为仪表常数,V 为流体平均流速,B 为磁感应强度,D 为测量管内直径。流体流动的方向与磁场垂直,感应电动势和平均流速又或者单位体积电压成正比,仪器可以测量感应电压信号,放大处理后转换为统一输出信号。
2 电磁流量计的特点和要求分析
电磁流量计的特点体现在几个方面:①测量结果准确可靠,不会受到注入温度、压力、流体密度等因素的影响;②测量管内没有设置任何会阻碍流动的部件,而且无压损,在流体测量方面有着良好的适应性;③转换器使用了新的励磁方式,功耗较低而且零点稳定,可以与传感器一同设置,也可以分离设置;④流量计采用了双向测量系统,设置有正向总量、反向总量和差值总量,可以将正向和反向流量显示出来;⑤感应电压信号可以在磁场空间内形成,数值为管道截面上的平均值,因此传感器对于直管段的要求较高,长度只需要达到管道直径的 5 倍即可。
在对电磁流量计进行安装使用时,需要明确几个核心要求:①上、下游管道必须满足一定的标准:上游管道直段管超过管道直径 5 倍,下游管道直段管超过管道直径 3 倍,如果遇到特殊工作环境,这个长度还应该增加;②必做好接地电阻的严格控制,要求数值不能超过 4 Ω,并且为单好地,不允许与其他设备的地网链接,必要时要做等电位;③需要对电磁流量计的安装位置进行合理选择,尽可能避开周边存在电磁场的情况,以免测量结果受到干扰;④需要在电
磁流量计下游管道上安装相应的阀门,避免管道内部扰流,尤其是直角弯管和蝶阀位置,更应设置相应的整流器,以起到稳定水流的作用,保障计量结果的精que性。
3 电磁流量计的应用注意事项
供水系统本身的规模巨大,所处的环境复杂多变,要求电磁流量计具备较强的稳定性和可靠性,因此在实际使用过程中,应该对需要注意的事项进行明确。
(1)电磁流量计本身对于直段管有着较高的要求,一些老旧供水系统并不具备安装条件,即便强行安装,也无法保障测量的稳定性和可靠性。对此,在条件允许的情况下,可以通过在适当位置设置整流管的方式,对流体的流态特性进行改善,以保障测量结果的准确性。
(2)如果被测水流的流速过低,则测量精度同样会受到影响,这一段在供水系统管网的末端尤其明显。因此,在使用电磁流量计时,应该尽量将边界两侧的阀门保持开启状态。
(3)必须保障传感器表面的干净整洁,避免沾染污泥。在针对电极进行选择和使用时,可以采用刮刀式电极或者采用带有超声波清洗模块的电极,制定切实可行的维护计划,尽可能减少干扰因素,保障电极的稳定性,确保其能够正常使用。
(4)电磁流量计入口管道需要保持畅通,不能有堆积物的存在,因为堆积物会直接影响流态特性,引发结果误差过大的问题。供水系统管理部门应该安排人员定期做好管道清理工作。
(5)电磁流量计通常都会设置在相对空旷的地段,在雷雨天气时容易遭到雷击破坏,严重时可能出现整个模块都被击穿的情况。从保障安全、减少损失的角度,在电磁流量计安装使用时,需要设置相应的防雷措施,如加装避雷针、设置防雷地网等。
(6)电磁流量计的正常运转需要有电源作为支撑,如果其安装在室外,电源的连接是一大难题,一旦发生电源断电的情况,电磁流量计就会出现数据缺失的情况,断电后水量的计量会变得十分繁琐,还需要与用户进行沟通。想要解决这一问题,除了设置多重电源、增加电源保护等措施外,技术人员还应该加强对电磁流量计的研究和改良,通过自带电源的方式来对上述问题进行解决。
(7)应该依照具体的测量要求,确定电磁流量计的精度等级,降低使用成本。例如,如果是用于贸易结算,应该选择 0.3 级、0.5 级等较高的精度等级,如果是用于过程控制,可以选择 1.0 级等较低的精度等级。
(8)在测量一般介质时,电磁流量计的满度测量可以在介质流速 0.3~12 m/s 的范围内进行选择,可供选择的范围较大。仪表的规格不一定必须与管道口径相同,而且应该看测量流量范围是否在流速范围内。如果管道流速偏低,无法满足电磁流量计的工作要求,测量结果的精度会受到影响,需要适当缩小仪表口径,提高管道流速。
4 电磁流量计在供水系统中的应用
4.1 做好校验工作
在对电磁流量计进行安装使用前,需要先做好相应的校验工作,确保电磁流量计不会出现带病工作的情况。事实上,电磁流量计在出厂环节,就已经过校验,不过考虑供水系统本身的复杂性,干扰因素较多,不同区域有着不同的外部环境,会对电磁流量计的运行产生不同影响。安装完成后,电磁流量计的元器件会受到各种因素的影响,可能出现异常。因此,在shou次使用前,通常都需要做好电磁流量计的现场校验工作。电磁流量计安装在供水管道内部,拆卸难度大,校验环节采用的多是在线校验的方式,校验内容包括几点:
①测试励磁线圈电阻,确保在环境温度相同的情况下,电阻测试值能够与出厂值保持一致;②测试励磁线圈的绝缘性,要求绝缘电阻数值不能低于 20 Ω;③测试传感器电极对地电阻,若数值波动较大,需要多次测试取稳定值,确保在充放电时两级电阻值能够接近;
④在针对转换器励磁电流进行测试时,应该对转换器的电流值和输出值进行观察,确保误差在 0.25 mA 以内;⑤需要对转换器频率以及模拟量输出进行测试,确保#大线性误差不超过 0.5%。
4.2 优化具体应用
电磁流量计在供水系统中的应用主要体现在几个方面。
4.2.1 区域计量
电磁流量计在实际应用中有着巨大的优越性,测量结果准确可靠,而且运行稳定性强,可以对正向和反向的水流流量进行测量。供水企业能够借助电磁流量计,对供水区域内的水流量进行全面分析,结合数据分析确定水资源的损失和回收利用情况。同时,应该对照具体的数据信息,对区域内的水资源进行合理分配,在满足实际用水需求的同时,做好水资源的优化配置。另外,从保障供水企业经济效益的角度,可以将电磁流量计与压力测量系统结合起来,通过流量、压力的分析,及时找出供水系统中存在的异常,及时安排专人进行检修。例如,在某市供水系统中,部分管材使用的是 DN600 和 DN800 材料,流量较大,部分区域存在有轻微的漏损问题,需要使用灵敏度较高的电磁流量计,确保其具备较宽的测量范围,以此来保障测量的效果。
4.2.2 生产水量计量
在水厂生产水量计量中,电磁流量计有着广泛的应用,能够保证水量配置和调度工作的实施效果,也可以为生产管理提供可靠的数据支撑,辅助工作人员准确计量电耗、药物消耗等,控制好净水成本。另外,供水系统在实际运行中,还容易出现相应的故障和问题,引发计量结果不准确的情况,在合理使用电磁流量计的情况下,工作人员可以及时掌握机组运行的异常情况,了解上水管路是否存在有爆管问题。电磁流量计能够为市政管网调度提供可供参考的数据信息,可以与出水长压力共同工作,为系统的运行提供参考数据。电磁流量计在实际使用中,具有稳定性好,测量精度高等优势,不过也存在一定的不足,可以使用同等精度等级的超声波流量计作为校核工作,控制好误差的范围。
4.2.3 水表结算
对于供水企业而言,水表结算是结算工作的一个重要依据,以往的结算都是以普通的机械式水平为参照,但是在新的发展形势下,机械式水表已经无法很好地适应供水企业的发展需求,因为其在使用的过程中,容易出现卡表、停表的问题,给结算工作带来不必要的麻烦。另外,部分水表安装的位置比较偏僻,工作人员在对水表显示的数据进行查看时,存在一定难度。电磁流量计采用的是实时计量的方式,其能够将测量得到的数据实际传输到相应的系统中,对机械式水表存在的问题进行改善。数据在传输过程中,会产生相应的数据文档,能够对供水系统中的异常信息进行展示,发出警示信息,有助于提升结算工作的效率和效果。
4.3 加强日常维护
电磁流量计本身有着较高的稳定性,在日常维护中,只需要做好电磁流量计的外观检查,确认周围环境是否存在异常,对尘垢进行清扫,避免水和其他物质进入到设备中。应该对接线情况进行检查,确认仪表附近是否存在有新装强电磁场设备或者电线横跨仪表。如果测量介质容易污染电极,又或者测量管壁内存在有沉淀、结构的问题,应该定期做好清理工作。对于环境方面存在的问题,如电磁干扰等,需要采取有效的措施进行处理,例如,管道杂散电流干扰可以通过设置单好接保护的方式处理,当然,如果杂散电流较强,还需要采取另外的措施,如设置流量传感器,做好管道绝缘等。对于空间电磁干扰,可以采用单层或者多层屏蔽的方式,加强保护工作。
5 结束语
在供水系统中,电磁流量计的优势有很多,如运行过程稳定、测量结果准确性和灵敏度高等,受到了供水企业的高度重视。现阶段,电磁流量计在供水系统中的应用已经基本趋于成熟,不过也存在一定的问题,如电源供应问题、雷击问题等,需要技术人员做好进一步的研究和优化,改善电磁流量计的性能,为供水系统计量工作提供良好支撑。