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數(shù)字式超聲波流量計(jì)在水庫供水計(jì)量中的應(yīng)用 流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-30    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
窩水庫位于遼寧省遼陽境內(nèi)太子河干流上,壩址以上流域面積6175km2,年徑流量24.5億m3。是一座以防洪為主,兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)供水、并結(jié)合供水進(jìn)行發(fā)電的綜合利用的大(Ⅱ)型水利樞紐工程。有效灌溉面積8.13億m3,多年平均農(nóng)業(yè)供水量6.5億m3/年,工業(yè)供水量0.5億m3/年。2007年,水庫為了進(jìn)一步推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化管理,加強(qiáng)供水計(jì)量管理,合理利用水資源、有效節(jié)約能源,引進(jìn)了一種先進(jìn)的數(shù)字式超聲波流量計(jì)(UDF-360),這是水庫第1次將數(shù)字式超聲波流量計(jì)用于水庫工業(yè)供水計(jì)量管理,并且收到了很好的效果。

1 UDF-360數(shù)字式超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

UDF-360數(shù)字式超聲波流量計(jì)是基于微處理器技術(shù),自身完備的流量測量儀表,與其它常規(guī)類型流量計(jì)或其它超聲波流量計(jì)相比,具有高精度、高可靠性、高性能、低價(jià)格的顯著特點(diǎn)外,還具有中英文雙語窗口化操作,正向、負(fù)向凈累積器,RS-232接口、完善的通訊聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,內(nèi)置流量日月年累計(jì)器,內(nèi)置上電斷電記錄器,內(nèi)置數(shù)據(jù)記錄等優(yōu)點(diǎn)。

2 UDF-360數(shù)字式超聲波流量計(jì)工作原理


圖1

當(dāng)超聲波束在液體中傳播時(shí),液體的流動(dòng)將使傳播時(shí)間產(chǎn)生微小變化,其傳播時(shí)間的變化正比于液體的流速,其關(guān)系符合下面表達(dá)式:

其中

θ為聲束與液體流動(dòng)方向的夾角
M為聲束在液體的直線傳播次數(shù)
D為管道內(nèi)徑
Tup為聲束在正方向上的傳播時(shí)間
Tdown為聲束在逆方向上的傳播時(shí)間

△T=Tup-Tdown

3 UDF-360數(shù)字式超聲波流量計(jì)安裝實(shí)施方法

3.1 選擇測量點(diǎn)

超聲波流量計(jì)的安裝,只要選擇一個(gè)合適的測量點(diǎn),把測量點(diǎn)處的管道參數(shù)輸入到流量計(jì)中,然后把探頭捆綁在管道上即可。為了保證測量精度,選擇測量點(diǎn)時(shí)要求選擇流體流場布均勻的部分,一般應(yīng)遵循下列原則:要選擇充滿流體的管段,如管路的垂直部分(流體可以向上流動(dòng))或充滿流體的水平管段。測量點(diǎn)要選擇距上游10倍直徑,下游5倍直徑以內(nèi)均勻直管段,沒有任何閥門、彎頭、變徑等干擾流場裝置。要保證測量點(diǎn)處的溫度在可工作范圍以內(nèi)。充分考慮管內(nèi)壁結(jié)垢狀況,盡量選擇無結(jié)垢的管段進(jìn)行測量。實(shí)在不能滿足時(shí),需把結(jié)垢考慮為襯里以求較好的測量精度。選擇管材均勻密致,易于超聲波傳輸?shù)墓芏?。測量點(diǎn)的選擇見圖2。


圖2 探頭安裝點(diǎn)

3.2 探頭接線、安裝

探頭連線采用高頻雙絞線,采用高頻雙絞線的好處是信號損耗小,抗干擾性好,抗干擾性能大大提高。如果使用單屏蔽的常規(guī)高頻電纜,會(huì)使機(jī)器性能下降,外界干擾信號大的時(shí)候,不能正常測量。

在安裝探頭之前,選擇出管材致密部分進(jìn)行探頭安裝,須把管外欲安裝探頭的區(qū)域清理干凈,除去一切銹跡油漆,可以用角磨機(jī)打光,露出本色,再用干凈抹布蘸丙酮或酒精擦去油污和灰塵,然后在探頭的中心部分和管壁涂上足夠的耦合劑,然后把探頭緊貼在管壁上捆綁好。(如果沒有清理干凈則采集不到信號,兩個(gè)探頭要安裝在管道管軸的水平方向上)

探頭安裝方式常采用兩種方法。這兩種方式分別是V法、Z法。下面分別說明。一般地在小管徑時(shí)(DN15~200mm)可先選用V法;V法測不到信號或信號質(zhì)量差時(shí)則選用Z法,管徑在DN200mm以上或測量鑄鐵管時(shí)優(yōu)先選用Z法。

3.2.1 V法(常用的方法)

V法一般情況下是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法,使用方便,測量準(zhǔn)確。可測管徑范圍為15mm至大約400mm;安裝探頭時(shí),注意兩探頭水平對齊,其中心線與管道軸線水平。(見圖3)


圖3 V法安裝圖

3.2.2 Z法(常用的方法)

當(dāng)管道很粗或由于液體中存在懸浮物、管內(nèi)壁結(jié)垢太厚或襯里太厚,造成V法安裝信號弱,機(jī)器不能正常工作時(shí),要選用Z法安裝。原因是,使用Z法時(shí),超聲波在管道中直接傳輸,沒有折射(稱為單聲程),信號衰耗小。

Z法可測管徑范圍為100mm至6000mm。實(shí)際安裝流量計(jì)時(shí),200mm以上的管道都選用了Z法(這樣測得的信號最大)。(見圖4)


圖4 Z法安裝圖

4 安裝及運(yùn)行過程中需要注意的問題

為了精確的測量水量,安裝前用便攜式流量計(jì)對所選擇的測量點(diǎn)進(jìn)行測量,通過測量的數(shù)據(jù),以進(jìn)一步判斷測量點(diǎn)選擇的是否合適,并注意遠(yuǎn)離大功率的機(jī)電設(shè)備。安裝好以后,還應(yīng)不定期到安裝現(xiàn)場進(jìn)行巡視檢查:主要看探頭是否松動(dòng)移位;同時(shí)看安裝現(xiàn)場的變化情況,有無增加大功率的機(jī)電設(shè)備造成磁場干擾。

5 結(jié)語

由于窩水庫是首次將數(shù)字式超聲波流量計(jì)應(yīng)用于工業(yè)供水計(jì)量,填補(bǔ)了窩水庫供水無計(jì)量設(shè)施的空白,為水庫供水管理提供了準(zhǔn)確詳實(shí)的依據(jù),給水庫帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

電磁流量計(jì)(簡稱EMF)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的流量計(jì)。20世紀(jì)50年代初,電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。近年來,在世界范圍內(nèi),電磁流量計(jì)產(chǎn)量約占工業(yè)流量儀表總數(shù)的5%~6.5%。特別是近幾年,該數(shù)值比例呈逐年上升趨勢。電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測量儀表的一種,其具有諸多優(yōu)點(diǎn),如壓損極小;可測流量范圍大;適用的工業(yè)管徑范圍寬,最大可達(dá)3000mm;輸出信號和被測流量成線性,精確度較高;可測量電導(dǎo)率≥5us/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等流體流量。

電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,按應(yīng)用場合有大口徑、中小口徑、小口徑和微小口徑之分,其中大口徑電磁流量計(jì)較多應(yīng)用于給排水、污水處理及油氣田注水等工程,中小口徑常應(yīng)用于固液雙相等難測流體或高要求場所,如測量造紙工業(yè)紙聚液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液、鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制、長距離管道煤的水力輸送的流量測量和控制等,而小口徑和微小口徑常應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測量誤差及巧妙處理方法

一、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)指針有抖動(dòng)      

1、輕微指針抖動(dòng):一般由于介質(zhì)波動(dòng)引起,可采用增加阻尼的方式來克服。  

2、中度指針抖動(dòng):一般由于介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)造成,對于氣體一般由于介質(zhì)操作壓力不穩(wěn)造成,可采用穩(wěn)壓或穩(wěn)流裝置來克服或加大金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)氣阻尼。      

3、劇烈指針抖動(dòng):主要由于介質(zhì)脈動(dòng),氣壓不穩(wěn)或用戶給出的氣體操作狀態(tài)的壓力、溫度、流量與金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)實(shí)際的狀態(tài)不符,有較大差異造成浮子流量計(jì)過量程。      

二、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)指針停到某一位置不動(dòng)      

主要原因是浮子流量計(jì)的浮子卡死。一般由于金屬轉(zhuǎn)子使用時(shí)開啟閥門過快,使得浮子飛快向上沖擊止動(dòng)器,造成止動(dòng)器變形而將浮子卡死。但也不排除由于浮子導(dǎo)向桿與止動(dòng)環(huán)不同心,造成浮子卡死。處理時(shí)可將儀表拆下,將變形的止動(dòng)器取下整形,并檢查與導(dǎo)向桿是否同心,如不同心可進(jìn)行校正,然后將浮子裝好,手推浮子,感覺浮子上下通暢無阻卡即可,另外,在浮子流量計(jì)安裝時(shí)一定要垂直或水平安裝,不能傾斜,否則也容易引起卡 表并給測量帶來誤差。      

三、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量誤差大      

1、安裝不符合要求

(1)對于垂直安裝浮子流量計(jì)要保持垂直,傾角不大于20度

(2)對于水平安裝浮子流量計(jì)要保持水平,傾角不大于20度

(3)浮子流量計(jì)周圍100mm空間不得有鐵磁性物體。

(4)安裝位置要遠(yuǎn)離閥門變徑口、泵出口、工藝管線轉(zhuǎn)彎口等。要保持前5D后250mm直管段的要求。      

2、液體介質(zhì)的密度變化較大也是引起誤差較大的一個(gè)原因。由于儀表在標(biāo)定前,都將介質(zhì)按用戶給出的密度進(jìn)行換算,換算成標(biāo)校狀態(tài)下水的流量進(jìn)行標(biāo)定,因此如果介質(zhì)密度變化較大,會(huì)對測量造成很大誤差。解決方法可將變化以后的介質(zhì)密度帶入公式,換算成誤差修正系數(shù),然后再將流量計(jì)測出的流量乘以系數(shù)換成真實(shí)的流量。      

3、氣體介質(zhì)由于受到溫度壓力影響較大,建議采用溫壓補(bǔ)償?shù)姆绞絹慝@得真實(shí)的流量。    

4、由于長期使用及管道震動(dòng)等多因素引起浮子流量計(jì)傳感磁鋼、指針、配重、旋轉(zhuǎn)磁鋼等活動(dòng)部件松動(dòng),造成誤差較大。解決方法:可先用手推指針的方式來驗(yàn)證。首先將指針按在RP位置,看輸出是否為4mA,流量顯示是否為0%,再依次按照刻度進(jìn)行驗(yàn)證。若發(fā)現(xiàn)不符,可對部件進(jìn)行位置調(diào)整。一般要求專業(yè)人員調(diào)整,否則會(huì)造成位置丟失,需返回江蘇銘宇儀表進(jìn)行校正。

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