電磁流量計(jì)在城市供水測(cè)量中應(yīng)用 發(fā)布時(shí)間:2017-11-20
1 概述 供水管網(wǎng)區(qū)域流量計(jì)的安裝應(yīng)用,是供水企業(yè)加強(qiáng)管網(wǎng)運(yùn)行管理和優(yōu)化供水運(yùn)行調(diào)度的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。它對(duì)了解供水管道尤其是多水源供水管網(wǎng)的流向、流量及流速變化,分析管道水力條件,監(jiān)測(cè)管道漏損情況,具有積極的作用。 2 安裝注意事項(xiàng) 當(dāng)前適合測(cè)量大口徑供水主干管道的流量計(jì)主要有:電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)、孔板流量計(jì)等。這其中,電磁流量計(jì)因其具有測(cè)量精度高、量程范圍大、壓力損失小、測(cè)量通道通過(guò)性好、受流體介質(zhì)影響小和前置直管段要求短等諸多優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)已被越來(lái)越多的供水企業(yè)所廣泛使用。但用電磁流量計(jì)對(duì)城市供水管道流量的測(cè)量時(shí)要注意以下注意事項(xiàng): 電磁流量計(jì)的安裝與調(diào)試相對(duì)其它流量計(jì)要求更為嚴(yán)格,安裝地點(diǎn)應(yīng)避免振動(dòng)和強(qiáng)磁場(chǎng),在安裝時(shí)必須使變送器和管道有良好的接觸及接地;在管道流速與速度分布不符合設(shè)定條件或被測(cè)量管段中存留有氣體時(shí),將會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差;管道流速過(guò)低時(shí),放大和測(cè)量與干擾信號(hào)相同數(shù)量級(jí)的感應(yīng)電勢(shì)較為困難,且儀表易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象;供水管道結(jié)垢或磨損改變內(nèi)徑尺寸后,將影響原定的流量值,從而造成測(cè)量誤差。如 100mm 口徑儀表內(nèi)徑產(chǎn)生 10%變化,將會(huì)帶來(lái)約 2%附加誤差;沉淀物附著在測(cè)量管道內(nèi)壁或電極上時(shí),將使變送器輸出電勢(shì)發(fā)生變化,并帶來(lái)測(cè)量誤差。當(dāng)電極上污垢物達(dá)到一定厚度后,甚至可能導(dǎo)致儀表無(wú)法測(cè)量。 因電磁流量計(jì)具有上述局限性,因此在其安裝、調(diào)試和使用、維護(hù)過(guò)程中,我們還需要特別加以注意:電磁流量計(jì)應(yīng)盡量選擇安裝于長(zhǎng)距離直管段位置,遠(yuǎn)離管道彎頭、閥門等局部阻力件,以避免因管道流速頻繁變化,而造成的測(cè)量誤差;電磁流量計(jì)應(yīng)避免安裝在供水管網(wǎng)的高點(diǎn)位置,情況特殊管段前后位置應(yīng)適當(dāng)設(shè)置管道排氣設(shè)施,以減少管段存留氣體的影響;電磁流量計(jì)應(yīng)避免安裝于變壓器、電機(jī)房等易產(chǎn)生較大磁場(chǎng)設(shè)備的附近,以免受到電磁干擾。若必須安裝于此類位置,應(yīng)考慮相應(yīng)的屏蔽措施;電磁流量計(jì)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離加壓泵站、重型車道等有較大振動(dòng)源位置安裝,若不可避免,應(yīng)采取加固措施來(lái)穩(wěn)定儀表附近的管道;電磁流量計(jì)變送器外殼、屏蔽電纜、測(cè)量本體及兩端的管道都應(yīng)接地,接地極應(yīng)單獨(dú)設(shè)置,接地電阻應(yīng)小于 10 歐姆,禁止接到電氣或公共接地網(wǎng)上;在垂直管道上安裝時(shí),被測(cè)流體的流向應(yīng)自下而上。在水平管道上安裝時(shí),兩個(gè)測(cè)量電極不應(yīng)在管道的正上方或正下方位置;應(yīng)確保電磁流量計(jì)上、下游端直管段長(zhǎng)度至少分別應(yīng)達(dá)到裝置管道直徑的 5 倍和 2 倍;應(yīng)確保電磁流量計(jì)所處環(huán)境不受積水浸泡和腐蝕性氣體侵害。 ?即便我們嚴(yán)格按照上述注意事項(xiàng)進(jìn)行電磁流量計(jì)的安裝調(diào)試和維護(hù)管理,也只能說(shuō)最大程度減少了設(shè)備誤差率的發(fā)生。依據(jù) JJG1033 -2007《電磁流量計(jì)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合實(shí)際運(yùn)行條件及狀況,下面將對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量城市供水管道流量的測(cè)量不確定度展開(kāi)具體分析。 3 測(cè)量不確定度評(píng)定 3.1.1 測(cè)量依據(jù):JJG1033 -2007《電磁流量計(jì)》檢定規(guī)程 3. 1. 2 主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器:0. 5 級(jí)的電磁流量計(jì) 3. 1. 3 校準(zhǔn)對(duì)象及參數(shù):城市供水管道流量 Q 3. 1. 4 工作原理:在封閉管道中,設(shè)置一個(gè)與流動(dòng)管道相垂直的磁場(chǎng),通過(guò)測(cè)量導(dǎo)電的液體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)推算出流量 Q,即 如下圖 1 為例(安裝位置應(yīng)置于外界磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)及噪場(chǎng)應(yīng)小到對(duì)流量計(jì)測(cè)量影響忽略不計(jì)),(C、D 處裝有兩個(gè)垂直于管軸的電極)。 式中,Q—校準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器換算到流量計(jì)處狀態(tài)的累積流量值; U—直流式電磁流量計(jì)用來(lái)測(cè)量流體橫越磁場(chǎng)時(shí)所感生的電動(dòng)勢(shì); B—磁場(chǎng); A—管道橫截面積; d—管道直徑; k—修正系數(shù),用來(lái)修正導(dǎo)出公式時(shí)未計(jì)及的因素(如流量計(jì)管道內(nèi)的流速事實(shí)上并不均勻)的影響。在常用的流量計(jì)中,k 約為 0. 8,但對(duì)于特定尺寸、用于特定工況的電磁流量計(jì),則要用容積法(一定時(shí)間內(nèi)流過(guò)的容積)標(biāo)定 k 值; q—校準(zhǔn)時(shí)流量計(jì)顯示的累積流量值;即 Q = q。 注:本次實(shí)驗(yàn)中,由于溫度對(duì)本次實(shí)驗(yàn)測(cè)量各分量影響較小,故可不考慮溫度的影響。 3. 2. 1 測(cè)量模型 Q = q 3. 2. 2 方差和傳播系數(shù) 3. 2. 3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源 (1)0. 5 級(jí)電磁流量計(jì)最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 (2)流量測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量 4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 4. 1 本次校準(zhǔn)使用 0. 5 級(jí)的電磁流量計(jì)作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,均勻分布,則 4. 2 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度 ? 本次分析以對(duì)某自來(lái)水站出水管道上電磁流量計(jì)測(cè)量的流量結(jié)果為例,滿管累積流量測(cè)量,所測(cè)管道內(nèi)徑為600mm。測(cè)量 3 組數(shù)據(jù),每組測(cè)量 3 次,每次 10min。僅將每組平均值及處理數(shù)據(jù)錄入表 1。 由表 1 可知,測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度Ur2 =Ur(q)r=Smaxi =0.160% 5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表 5. 1 測(cè)量不確定度的合成與擴(kuò)展 根據(jù) 4. 1、4. 2 計(jì)算的各不確定度分量計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 取擴(kuò)展因子 k =2,則電磁流量計(jì)對(duì)城市供水管道流量測(cè)量值的擴(kuò)展不確定度:
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