電磁流量計在大口徑管道計量中的變通應用
電磁流量計在大口徑管道計量中的變通應用
摘.. 要:針對電磁流量計在管道流速過低情況下引起流量信號不能檢測、計量的問題, 利用水力學..簡單并聯管道等水頭損失..原理, 通過理論分析和試驗驗證, 依據..擴流原理..在主干管流速過低的情況下, 采用小口徑流量計對大口徑管道流量信號實現準確測量, 達到滿足工程要求和降低工程費用的目的。生產應用實踐驗證了該方案的可行性和推廣價值。
關鍵詞: 電磁流量計;盲區流速;變通應用;模擬試驗; 阻流元件設計
柿園水廠供水能力為37 .. 104 m3 /d, 凈化工藝分為新老兩個系統, 其中新系統設計規模為10 .. 104 m3 /d, 原水管道口徑為DN 2 000。為優化投加工藝, 采用流量比例變頻投加方案對加藥系統進行改造, 根據原水流量變化實時調整投藥量。實現藥劑流量比例投加, 得到穩定、可靠的流量信號至關重要。通過技術論證, 擬在原水管道上安裝DN2 000口徑電磁流量計采集原水流量信號。
1.. 問題的提出, 包括電磁流量計在內的流量儀表都存在盲區流速問題: 管道流速低于盲區流速時流量計不能穩定可靠地工作。技術手冊要求智能電磁流量計工作流速不得低于0. 3 m / s。水廠實際情況是新系統原水流量為( 5~ 6) .. 104 m3 /d左右, 折合管道流速為0. 18~ 0. 22m / s; 未來達到10 .. 104 m3 /d設計規模時流速為0. 36m / s。因此, 在DN2 000原水管道上安裝同口徑電磁流量計不能正常工作。為得到穩定可靠的流量信號, 探討了采用DN 2 000管道局部縮徑提高流速以及研究選用其他形式流量計等技術方案, 但結合水廠實際情況進行經濟技術分析, 上述方案均不具可行性。經過認真研究和開展模擬試驗, 在項目中對電磁流量計大膽變通應用: 對管道系統加以改進, 在DN2 000主干管流速低于盲區流速情況下, 利用小口徑電磁流量計實現對DN 2 000 管道流量進行穩定可靠地計量, 并且降低設備投資和后期維護費用。
2.. 改進方案
技術改進和變通應用技術方案見圖1。圖1.. 技術方案示意圖Fig. 1.. Schem atic d iagram e o f technica l p lan
2..1.. 方案的技術分析根據水力學..簡單并聯管道等水頭損失..原理, 對圖1中的管道1而言: 由.. .. hf1 = A1 .. L1 .. Q21 + .. ..1 .. v2 /2g .. Q = v.. S 得.. .. hf1 = Q21 .. (A1 .. L1 + .. ..1 /2gS21 ) 同理, 對管道2有: .. hf2 = Q22 (A2 .. L2 + ..2 /2gS22 ) 而hf 1 = hf 2, 所以: .. Q1 /Q2 = [ ( A1 .. L1 + .. ..1 /2gS21 ) / (A2 .. L2 + ..2 /2gS22 ) ] - 1 /2 等式右邊是僅和管道本身有關的量( A 為沿程水頭損失系數, L 為管長, ..為局部水頭損失系數, S 為管斷面面積), 對于圖中的管道系統而言, 是個常數。利用小口徑電磁流量計測量Q1 就可以達到測量總流量(Q1 + Q2 )的工程目的。流量比例加藥控制系統中的PLC 通過小口徑電磁流量計采集到Q1 信號乘以一個儀表系數k 就可以得到總流量信號。該儀表系數k 可以用便攜式超聲波流量計取得和校正。由于主管道流速偏低, 主管水頭損失太小進而引起管道1內的流速低于流量計的盲區流速。為達到工程目的, 在主管內安裝..值合適的阻流元件來適當增大主管水頭損失, 以使管道1的流速高于流量計盲區流速。該阻流元件加工為雙法蘭結構, 方便在未來生產情況變化時調整或更換。
2..2.. 模擬試驗驗證
為確保上述技術方案在生產應用中可行, 利用公司下屬水表廠流量校驗裝置和計量中心標準儀表開展模擬試驗, 采用容積法對不同..值及不同流速下并聯管道的某一分支管流量和總流量的數量比例關系是否存在進行驗證。利用容積法流量校驗設備和便攜超聲波流量計搭建如圖2所示的模擬試驗管道系統。圖2.. 試驗設備構成示意圖F ig. 2.. Composition of test equipm ent 共進行兩組對比試驗, 情況如下: ① .. 組試驗。在DN250主管道安裝局部水頭損失系數..值較小的阻流元件, 先后6次調節水泵機組的輸出流量, 超聲波流量計工作在流速為0. 5~ 1. 0 m / s范圍內(便攜式超聲波流量計盲區流速為0. 5m / s)。試驗結果見表1。表1.. 組試驗結果Tab. 1.. Test resu lts o fNo. 1 g roup 試驗編號1# 2# 3# 4# 5# 6# 超聲波流量計流速/ ( m.. s- 1 ) 0. 91 0. 90 0. 61 0. 82 0. 763 0. 918 超聲波流量計流量/ ( m3 .. h- 1 ) 25. 9 25. 58 17. 21 23. 2 21. 6 25. 95 試驗開始讀數(底數) /L 57 63 33 128 83 100 試驗結束讀數/L 742 729 705 818 764 782 累積流量/L 685 666 672 690 681 682 計量水塔標尺讀數/mm 2 578 2 566. 5 2 568 2 569 2 573 2 567 計量水塔水量/L 10 049. 99 995. 2 10 002 10 007 10 026. 1 9 997. 6 流量比值K 14. 7 15. 0 14. 9 14. 5 14. 7 14. 7 流量比值平均值(K 1 +K 2 + . . . + K 6 ) /6= 14. 75 .. .. ② .. 第二組試驗。在DN250 主管道安裝局部水頭損失系數..值較大的阻流元件, 先后6次調節水泵機組的輸出流量, 超聲波流量計工作在1. 0~ 2. 0m / s流速范圍內。試驗結果見表2。表2.. 第二組試驗結果Tab. 2.. Test resu lts o f No. 2 group 試驗編號1# 2# 3# 4# 5# 6# 超聲波流量計流速/ ( m.. s- 1 ) 2. 01 1. 788 1. 60 1. 42 1. 069 1. 28 超聲波流量計流量/ ( m3.. h- 1 ) 56. 6 50. 55 45. 28 39. 66 30. 19 35. 56 試驗開始讀數(底數) /L 519 168 88 22 83 158 試驗結束讀數/L 2 060 1 678 1 594 1 516 1 552 1 636 累積流量/L 1 541 1 510 1 506 1 494 1 469 1 478 計量水塔標尺讀數/mm 2 560 2 552 2 560 2 566 2 573 2 564 計量水塔水量/L 9 964. 3 9 926. 2 9 964. 39 992. 8 10 026. 1 9 983. 3 流量比值K 6. 5 6. 6 6. 6 6. 7 6. 8 6. 7 流量比值平均值(K 1 + K 2 + . . . + K6 ) /6= 6. 65 .. .. 由以上兩組(共12 次) 試驗數據看出: 支管流量和總流量的比值在阻流元件確定(即..值一定) 情況下為一個常數, 試驗中該數值的平均誤差< 1% 。經分析, 有以下幾個因素可能引起誤差: a. 計量水塔標尺讀數存在讀數誤差; b. 讀數不同步引起的誤差, 超聲波流量計讀數和計量塔讀數由2 人操作完成, 起止時間不可能*同步; c. 儀表誤差, 超聲波流量計的精度為1% ; d. 采樣周期引起的誤差, 流量計的采樣周期為0. 5 s左右, 在試驗開始和結束時可能存在1~ 2個采樣周期的誤差。
3.. 工程應用設計
通過對試驗數據及誤差的分析認為: 簡單并聯管道存在著流量比例關系。對于已經確定的并聯管道, 該比例系數僅和選用的阻流元件有關。試驗驗證電磁流量計變通應用方案可行, 據此進行了施工圖設計(見圖3) , 考慮到運行維護方便, 設置了阻流孔板檢查井。根據..原水流量為5 .. 104 m3 /d時, DN200計量管道流速不低于0. 5 m / s..的要求進行阻流元件設計。針對柿園水廠實際生產情況的阻流孔板設計尺寸見圖4。圖3.. 流量計系統圖F ig. 3.. Flowm e ter system 圖4.. 法蘭孔板圖Fig. 4.. O rifice flange 該阻流孔板安裝后, 當原水流量為5 ..104 m3 /d 時, 阻流孔板水頭損失計算值接近0. 4 kPa, 對系統運行影響極小。
4.. 生產應用情況及展望
根據施工圖設計參數, 理論計算儀表常數k = 36. 86。施工完畢系統調試時用便攜式超聲波流量計實際校驗得到儀表常數k= 39. 23, 接近理論計算值。該實測儀表常數在編制控制程序時輸入到PLC 和上位機中參與控制運算。兩年多的生產應用表明, 流量計的這種變通應用*生產需要, 達到工程預期目的。
基于上述技術原理的工程應用和科研試驗情況, 擬申請..基于并聯管道擴流原理的流量計..實用新型, 組成成套的管路計量系統, 應用于數據采集、貿易結算等大口徑流量計量領域。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
