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    電磁流量計在供水系統中的應用探討

    電磁流量計在供水系統中的應用探討

    時間:2023-11-09 15:15:01

     摘要:供水系統中,為了能夠實現對于水流量的準確測量,需要用到流量計,流量計依照測量原理可以分為力學原理(差壓式、轉子式),電學原理(電磁式、差動電容式、電感式),聲學(超聲波),供水系統中紅常用的是電學原理中的電磁流量計,其本身的計量結構準確可靠,操作簡單,也不會受到溫度、電導率等因素的干擾。文章分析了電磁流量計的結構、原理、特點以及要求,明確了電磁流量計在實際應用中需要注意的事項,并就其在供水系統中的應用進行了討論。fHU壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

     
    將電磁流量計應用于供水系統中,能夠實現對供水流量的精準計量,為供水以及水資源分配提供參考和借鑒。電磁流量計的使用需要計算機信息技術的配合,做好對流量計信號的自動采集、轉換和分析,然后運用專業的軟件進行精que模擬,幫助工作人員分析供水系統中流量的變化情況。對比常規流量計,電磁流量計的操作簡單,不需要進行人工識別,而且結果的精que度更高。
     
    1 電磁流量計的結構和原理
    電磁流量計是一種對流體流量進行測量的儀表,主要是利用電磁感應原理,依照導電爐體在通過外加磁場時產生的電動勢,完成流量測量。電磁流量計的主要結構包括:①磁路系統。產生直流或交流磁場,直流磁路可以借助永久磁鐵實現,結構簡單,不容易受到交流磁場的干擾,不過會導致通過測量導管的電解質液體極化,繼而引發電極極化的問題,增大兩個電極間的內阻,影響儀表的正常工作。因此多數情況下電磁流量計都是采用的交流磁場,由 50 Hz 工頻電源激勵產生。②測量導管。測量導管的材料應該具備一定強度,使用低導電率和導熱率的材料,如玻璃鋼、不銹鋼、高強塑料等。③電極。電極的作用是引出相應的感應電勢信號,信號與被測量流量成正比。電極安裝在管道垂直方向,可以避免沉淀物堆積影響測量精度。④轉換器。液體流動產生的感應電勢信號極其微弱,容易受到各種干擾因素的影響,轉換器可以將信號放大并且轉換為統一標準信號,也可以對干擾信號進行抑制。
     
    電磁流量計本身利用了電磁感應定律,將流體當成一種特殊導體,經過磁力線時對磁場進行切割,產生了電動勢。感應電動勢的計算公式為:
    E=K×V×B×D (1)
    式中:E 為感應電動勢,K 為儀表常數,V 為流體平均流速,B 為磁感應強度,D 為測量管內直徑。流體流動的方向與磁場垂直,感應電動勢和平均流速又或者單位體積電壓成正比,儀器可以測量感應電壓信號,放大處理后轉換為統一輸出信號。
     
    2 電磁流量計的特點和要求分析
    電磁流量計的特點體現在幾個方面:①測量結果準確可靠,不會受到注入溫度、壓力、流體密度等因素的影響;②測量管內沒有設置任何會阻礙流動的部件,而且無壓損,在流體測量方面有著良好的適應性;③轉換器使用了新的勵磁方式,功耗較低而且零點穩定,可以與傳感器一同設置,也可以分離設置;④流量計采用了雙向測量系統,設置有正向總量、反向總量和差值總量,可以將正向和反向流量顯示出來;⑤感應電壓信號可以在磁場空間內形成,數值為管道截面上的平均值,因此傳感器對于直管段的要求較高,長度只需要達到管道直徑的 5 倍即可。
     
    在對電磁流量計進行安裝使用時,需要明確幾個核心要求:①上、下游管道必須滿足一定的標準:上游管道直段管超過管道直徑 5 倍,下游管道直段管超過管道直徑 3 倍,如果遇到特殊工作環境,這個長度還應該增加;②必做好接地電阻的嚴格控制,要求數值不能超過 4 Ω,并且為單好地,不允許與其他設備的地網鏈接,必要時要做等電位;③需要對電磁流量計的安裝位置進行合理選擇,盡可能避開周邊存在電磁場的情況,以免測量結果受到干擾;④需要在電
    磁流量計下游管道上安裝相應的閥門,避免管道內部擾流,尤其是直角彎管和蝶閥位置,更應設置相應的整流器,以起到穩定水流的作用,保障計量結果的精que性。
     
    3 電磁流量計的應用注意事項
    供水系統本身的規模巨大,所處的環境復雜多變,要求電磁流量計具備較強的穩定性和可靠性,因此在實際使用過程中,應該對需要注意的事項進行明確。
    (1)電磁流量計本身對于直段管有著較高的要求,一些老舊供水系統并不具備安裝條件,即便強行安裝,也無法保障測量的穩定性和可靠性。對此,在條件允許的情況下,可以通過在適當位置設置整流管的方式,對流體的流態特性進行改善,以保障測量結果的準確性。
    (2)如果被測水流的流速過低,則測量精度同樣會受到影響,這一段在供水系統管網的末端尤其明顯。因此,在使用電磁流量計時,應該盡量將邊界兩側的閥門保持開啟狀態。
    (3)必須保障傳感器表面的干凈整潔,避免沾染污泥。在針對電極進行選擇和使用時,可以采用刮刀式電極或者采用帶有超聲波清洗模塊的電極,制定切實可行的維護計劃,盡可能減少干擾因素,保障電極的穩定性,確保其能夠正常使用。
    (4)電磁流量計入口管道需要保持暢通,不能有堆積物的存在,因為堆積物會直接影響流態特性,引發結果誤差過大的問題。供水系統管理部門應該安排人員定期做好管道清理工作。
    (5)電磁流量計通常都會設置在相對空曠的地段,在雷雨天氣時容易遭到雷擊破壞,嚴重時可能出現整個模塊都被擊穿的情況。從保障安全、減少損失的角度,在電磁流量計安裝使用時,需要設置相應的防雷措施,如加裝避雷針、設置防雷地網等。
    (6)電磁流量計的正常運轉需要有電源作為支撐,如果其安裝在室外,電源的連接是一大難題,一旦發生電源斷電的情況,電磁流量計就會出現數據缺失的情況,斷電后水量的計量會變得十分繁瑣,還需要與用戶進行溝通。想要解決這一問題,除了設置多重電源、增加電源保護等措施外,技術人員還應該加強對電磁流量計的研究和改良,通過自帶電源的方式來對上述問題進行解決。
    (7)應該依照具體的測量要求,確定電磁流量計的精度等級,降低使用成本。例如,如果是用于貿易結算,應該選擇 0.3 級、0.5 級等較高的精度等級,如果是用于過程控制,可以選擇 1.0 級等較低的精度等級。
    (8)在測量一般介質時,電磁流量計的滿度測量可以在介質流速 0.3~12 m/s 的范圍內進行選擇,可供選擇的范圍較大。儀表的規格不一定必須與管道口徑相同,而且應該看測量流量范圍是否在流速范圍內。如果管道流速偏低,無法滿足電磁流量計的工作要求,測量結果的精度會受到影響,需要適當縮小儀表口徑,提高管道流速。
     
    4 電磁流量計在供水系統中的應用
    4.1 做好校驗工作
    在對電磁流量計進行安裝使用前,需要先做好相應的校驗工作,確保電磁流量計不會出現帶病工作的情況。事實上,電磁流量計在出廠環節,就已經過校驗,不過考慮供水系統本身的復雜性,干擾因素較多,不同區域有著不同的外部環境,會對電磁流量計的運行產生不同影響。安裝完成后,電磁流量計的元器件會受到各種因素的影響,可能出現異常。因此,在shou次使用前,通常都需要做好電磁流量計的現場校驗工作。電磁流量計安裝在供水管道內部,拆卸難度大,校驗環節采用的多是在線校驗的方式,校驗內容包括幾點:
     
    ①測試勵磁線圈電阻,確保在環境溫度相同的情況下,電阻測試值能夠與出廠值保持一致;②測試勵磁線圈的絕緣性,要求絕緣電阻數值不能低于 20 Ω;③測試傳感器電極對地電阻,若數值波動較大,需要多次測試取穩定值,確保在充放電時兩級電阻值能夠接近;
    ④在針對轉換器勵磁電流進行測試時,應該對轉換器的電流值和輸出值進行觀察,確保誤差在 0.25 mA 以內;⑤需要對轉換器頻率以及模擬量輸出進行測試,確保#大線性誤差不超過 0.5%。
     
    4.2 優化具體應用
    電磁流量計在供水系統中的應用主要體現在幾個方面。
    4.2.1 區域計量
    電磁流量計在實際應用中有著巨大的優越性,測量結果準確可靠,而且運行穩定性強,可以對正向和反向的水流流量進行測量。供水企業能夠借助電磁流量計,對供水區域內的水流量進行全面分析,結合數據分析確定水資源的損失和回收利用情況。同時,應該對照具體的數據信息,對區域內的水資源進行合理分配,在滿足實際用水需求的同時,做好水資源的優化配置。另外,從保障供水企業經濟效益的角度,可以將電磁流量計與壓力測量系統結合起來,通過流量、壓力的分析,及時找出供水系統中存在的異常,及時安排專人進行檢修。例如,在某市供水系統中,部分管材使用的是 DN600 和 DN800 材料,流量較大,部分區域存在有輕微的漏損問題,需要使用靈敏度較高的電磁流量計,確保其具備較寬的測量范圍,以此來保障測量的效果。
     
    4.2.2 生產水量計量
    在水廠生產水量計量中,電磁流量計有著廣泛的應用,能夠保證水量配置和調度工作的實施效果,也可以為生產管理提供可靠的數據支撐,輔助工作人員準確計量電耗、藥物消耗等,控制好凈水成本。另外,供水系統在實際運行中,還容易出現相應的故障和問題,引發計量結果不準確的情況,在合理使用電磁流量計的情況下,工作人員可以及時掌握機組運行的異常情況,了解上水管路是否存在有爆管問題。電磁流量計能夠為市政管網調度提供可供參考的數據信息,可以與出水長壓力共同工作,為系統的運行提供參考數據。電磁流量計在實際使用中,具有穩定性好,測量精度高等優勢,不過也存在一定的不足,可以使用同等精度等級的超聲波流量計作為校核工作,控制好誤差的范圍。
     
    4.2.3 水表結算
    對于供水企業而言,水表結算是結算工作的一個重要依據,以往的結算都是以普通的機械式水平為參照,但是在新的發展形勢下,機械式水表已經無法很好地適應供水企業的發展需求,因為其在使用的過程中,容易出現卡表、停表的問題,給結算工作帶來不必要的麻煩。另外,部分水表安裝的位置比較偏僻,工作人員在對水表顯示的數據進行查看時,存在一定難度。電磁流量計采用的是實時計量的方式,其能夠將測量得到的數據實際傳輸到相應的系統中,對機械式水表存在的問題進行改善。數據在傳輸過程中,會產生相應的數據文檔,能夠對供水系統中的異常信息進行展示,發出警示信息,有助于提升結算工作的效率和效果。
     
    4.3 加強日常維護
    電磁流量計本身有著較高的穩定性,在日常維護中,只需要做好電磁流量計的外觀檢查,確認周圍環境是否存在異常,對塵垢進行清掃,避免水和其他物質進入到設備中。應該對接線情況進行檢查,確認儀表附近是否存在有新裝強電磁場設備或者電線橫跨儀表。如果測量介質容易污染電極,又或者測量管壁內存在有沉淀、結構的問題,應該定期做好清理工作。對于環境方面存在的問題,如電磁干擾等,需要采取有效的措施進行處理,例如,管道雜散電流干擾可以通過設置單好接保護的方式處理,當然,如果雜散電流較強,還需要采取另外的措施,如設置流量傳感器,做好管道絕緣等。對于空間電磁干擾,可以采用單層或者多層屏蔽的方式,加強保護工作。
     
    5 結束語
    在供水系統中,電磁流量計的優勢有很多,如運行過程穩定、測量結果準確性和靈敏度高等,受到了供水企業的高度重視,F階段,電磁流量計在供水系統中的應用已經基本趨于成熟,不過也存在一定的問題,如電源供應問題、雷擊問題等,需要技術人員做好進一步的研究和優化,改善電磁流量計的性能,為供水系統計量工作提供良好支撐。
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