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凈水廠出廠水流量計(jì)的選用
發(fā)布時(shí)間:2019-01-15

摘要:對凈水廠出廠水流量進(jìn)行測量,流量計(jì)不但可以為經(jīng)濟(jì)核算和水處理系統(tǒng)的診斷提供依據(jù),還有利于提高城市供水調(diào)度的管理水平,加強(qiáng)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理運(yùn)行,提高供水安全,降低生產(chǎn)成本。若想選擇合適的流量檢測儀表,需要綜合考慮性能要求和儀表規(guī)范、流體特性、安裝環(huán)境、經(jīng)濟(jì)因素等各種條件,反復(fù)斟酌。
  給水工程是城市和工礦企業(yè)的一個(gè)重要基礎(chǔ)設(shè)施,必須保證以足夠的水量、合格的水質(zhì)、充裕的水壓供應(yīng)生活用水、生產(chǎn)用水和其它用水,它在人們的生活和生產(chǎn)活動中占有重要地位。凈水廠對水源水或不符合用水水質(zhì)要求的水采取各種辦法改善水質(zhì),并輸至配水管網(wǎng),是給水系統(tǒng)的重要組成部分。對凈水廠出廠水流量進(jìn)行測量,不但可以為經(jīng)濟(jì)核算和水處理系統(tǒng)的診斷提供依據(jù),還有利于提高城市供水調(diào)度的管理水平,加強(qiáng)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理運(yùn)行,提高供水安全,降低生產(chǎn)成本。
1凈水廠出廠水特性
  給水工程多采用地面水源或地下水,由取水構(gòu)筑物、輸水管(渠)送至凈水廠內(nèi),經(jīng)過混凝、沉淀、過濾及消毒等一系列處理,其水質(zhì)達(dá)到國家規(guī)定后,通過配水管網(wǎng)送到千家萬戶。凈水廠的出水水質(zhì)要滿足衛(wèi)生部頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)和建設(shè)部發(fā)布實(shí)施的《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T206-2005)的要求?梢,凈水廠出廠水屬于導(dǎo)電的清潔液體,水溫為常溫,pH值約6.5~8.5,大多采用管道輸送,管徑基本為大口徑或特大口徑,流速1~2m/s左右,水壓基本能滿足6層樓直供的需要。
2流量計(jì)選擇
  流量計(jì)的選擇,除了考慮測量介質(zhì)特性,還要考慮環(huán)境因素、安裝條件和經(jīng)濟(jì)因素等,見表1。安裝因素:儀表的安裝方向、介質(zhì)流動方向、上下游管道狀況、閥門位置、防護(hù)性配件、脈動流影響、振動、電氣干擾和維護(hù)空間等。凈水廠出水管管徑一般都是大口徑或特大口徑,水平埋設(shè)于地下,設(shè)有專門的流量計(jì)井,液體單向流動,因?yàn)楝F(xiàn)在用地比較緊張,要求上下游直管段盡量短。
  經(jīng)濟(jì)方面的費(fèi)用除考慮儀表的購置費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)、維護(hù)和定期流量校驗(yàn)(或檢定)費(fèi)外,還要考慮運(yùn)行費(fèi)用和備用件費(fèi)等。而運(yùn)行費(fèi)用除考慮儀表自身電耗外,還要考慮儀表產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費(fèi)。由于凈水廠出水管長期帶壓運(yùn)行,這方面的費(fèi)用是個(gè)不可忽視的重要因素。同時(shí)凈水廠的水量牽扯到商貿(mào)結(jié)算的問題,儀表的精度也是一個(gè)重要因素,若選用安裝費(fèi)用低但精度低的儀表而造成損失,則是很得不償失的。
  流量計(jì)安裝處周圍環(huán)境因素也是很重要的一項(xiàng)考慮內(nèi)容,主要包括溫度、濕度、安全性和電氣干擾等。凈水廠出廠水流量計(jì)多安裝于專用的流量計(jì)井內(nèi),存在被水淹的可能,故最好采用分體式,傳感器需要滿足IP68的要求,變送器滿足IP65要求即可。溫度變化主要表現(xiàn)為一天早中晚的變化及一年的季節(jié)變化,視安裝地區(qū)不同而差異較大。流量計(jì)安裝處一般不會有射頻干擾或強(qiáng)電磁干擾,也不屬于爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境或化學(xué)侵蝕氣氛,安全性較好。
  綜合上述各因素,可根據(jù)表1流量計(jì)初選表進(jìn)行流量計(jì)初選。初選以后,收集流量計(jì)樣本、技術(shù)數(shù)據(jù)和使用手冊,再按性能要求和儀表規(guī)范、出廠水特性、安裝條件、環(huán)境情況和經(jīng)濟(jì)因素等進(jìn)行多方面驗(yàn)證,最終確定測量儀表。由于全通道、無阻礙的電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)無壓力損失,運(yùn)行費(fèi)用低,適用于大管徑,雖然這兩種儀表的初始購置費(fèi)用、安裝費(fèi)用等與其它儀表相比并無多大優(yōu)勢,但綜合考慮運(yùn)行費(fèi)用、計(jì)量精度等因素,電磁流量計(jì)或超聲波流量計(jì)用在凈水廠出廠水的水量測量目前是合適的。但是多普勒超聲波流量計(jì)主要用于測量含有適量能給出強(qiáng)反射信號的顆粒或氣泡的液體,而未做實(shí)流標(biāo)定的儀表測量精度較差,故不應(yīng)采用。

3電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的比選
  對于凈水廠出水流量的測量,電磁流量計(jì)超聲波流量計(jì)均能勝任,這兩種流量計(jì)都是屬于速度式流量計(jì),其優(yōu)點(diǎn)包括無壓力損失、適用管徑范圍大、精度高、上下游直管段要求低及產(chǎn)品市場種類多等,但是由于測量原理、對介質(zhì)特性的要求、傳感器結(jié)構(gòu)及設(shè)備檢定等諸多方面有所不同,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)就會發(fā)現(xiàn)它們還是各有所長,所以需要根據(jù)實(shí)際情況做多方面的比較,科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)適用地選擇檢測儀表。電磁流量計(jì)的測量原理如圖1所示,其流量方程式如下:
qv=E?K
式中:
qv為液體的體積流量,m3/s;
K=4kB/πD,儀表常數(shù);
E=kBDV—感應(yīng)電動勢,V;
k為系數(shù);B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;
D為測量管內(nèi)徑,m;
`V為平均流速,m?s。
時(shí)差法超聲波流量計(jì)的測量原理如圖2所示,其流量方程如下:

式中:
qv為體積流量,m3/s;
K=nm/n,流速分布修正系數(shù),即聲道上線平均流速vm和面平均流速n之比:

L為超聲波在換能器之間傳播路徑的長度,m;
d為傳播路徑的軸向分量,m;
t1、t2兩個(gè)換能器之間超聲波的傳播時(shí)間,s;
D為測量管內(nèi)徑,m。
電磁流量計(jì)測量原理圖

  不只是測量原理的不同,兩種儀表在傳感器結(jié)構(gòu)、直管段要求等多個(gè)方面也存在差別。
  綜合比較數(shù)據(jù)可知,對于新建凈水廠,出水管管徑不是特別大的,電磁流量計(jì)在綜合對比時(shí)有較大優(yōu)勢;而改造工程、管徑大及安裝環(huán)境受限制的時(shí)候,宜多使用超聲波流量計(jì),若精度要求高時(shí),則多聲道超聲波流量計(jì)是較好的解決方案。
4結(jié)束語
  凈水廠作為供水系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),為了滿足供水企業(yè)內(nèi)部管理的需求,對出廠水計(jì)量儀表的精度等級、最大允許誤差、重復(fù)性、儀表檢定和通信功能等也提出了更多、更高的要求。電磁流量計(jì)是供水行業(yè)中目前使用最多的流量計(jì),其在水計(jì)量行業(yè)方面的主導(dǎo)地位一時(shí)難以撼動。但是,近年來超聲波流量計(jì)技術(shù)進(jìn)步速度很快,尤其是在大口徑及改造工程中應(yīng)用較多,正在被越來越多的用戶所接受。

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