电磁流量计在大口径管道计量中的变通应用
电磁流量计在大口径管道计量中的变通应用
摘.. 要:针对电磁流量计在管道流速过低情况下引起流量信号不能检测、计量的问题, 利用水力学..简单并联管道等水头损失..原理, 通过理论分析和试验验证, 依据..扩流原理..在主干管流速过低的情况下, 采用小口径流量计对大口径管道流量信号实现准确测量, 达到满足工程要求和降低工程费用的目的。生产应用实践验证了该方案的可行性和推广价值。
关键词: 电磁流量计;盲区流速;变通应用;模拟试验; 阻流元件设计
柿园水厂供水能力为37 .. 104 m3 /d, 净化工艺分为新老两个系统, 其中新系统设计规模为10 .. 104 m3 /d, 原水管道口径为DN 2 000。为优化投加工艺, 采用流量比例变频投加方案对加药系统进行改造, 根据原水流量变化实时调整投药量。实现药剂流量比例投加, 得到稳定、可靠的流量信号至关重要。通过技术论证, 拟在原水管道上安装DN2 000口径电磁流量计采集原水流量信号。
1.. 问题的提出, 包括电磁流量计在内的流量仪表都存在盲区流速问题: 管道流速低于盲区流速时流量计不能稳定可靠地工作。技术手册要求智能电磁流量计工作流速不得低于0. 3 m / s。水厂实际情况是新系统原水流量为( 5~ 6) .. 104 m3 /d左右, 折合管道流速为0. 18~ 0. 22m / s; 未来达到10 .. 104 m3 /d设计规模时流速为0. 36m / s。因此, 在DN2 000原水管道上安装同口径电磁流量计不能正常工作。为得到稳定可靠的流量信号, 探讨了采用DN 2 000管道局部缩径提高流速以及研究选用其他形式流量计等技术方案, 但结合水厂实际情况进行经济技术分析, 上述方案均不具可行性。经过认真研究和开展模拟试验, 在项目中对电磁流量计大胆变通应用: 对管道系统加以改进, 在DN2 000主干管流速低于盲区流速情况下, 利用小口径电磁流量计实现对DN 2 000 管道流量进行稳定可靠地计量, 并且降低设备投资和后期维护费用。
2.. 改进方案
技术改进和变通应用技术方案见图1。图1.. 技术方案示意图Fig. 1.. Schem atic d iagram e o f technica l p lan
2..1.. 方案的技术分析根据水力学..简单并联管道等水头损失..原理, 对图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, 对管道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 等式右边是仅和管道本身有关的量( A 为沿程水头损失系数, L 为管长, ..为局部水头损失系数, S 为管断面面积), 对于图中的管道系统而言, 是个常数。利用小口径电磁流量计测量Q1 就可以达到测量总流量(Q1 + Q2 )的工程目的。流量比例加药控制系统中的PLC 通过小口径电磁流量计采集到Q1 信号乘以一个仪表系数k 就可以得到总流量信号。该仪表系数k 可以用便携式超声波流量计取得和校正。由于主管道流速偏低, 主管水头损失太小进而引起管道1内的流速低于流量计的盲区流速。为达到工程目的, 在主管内安装..值合适的阻流元件来适当增大主管水头损失, 以使管道1的流速高于流量计盲区流速。该阻流元件加工为双法兰结构, 方便在未来生产情况变化时调整或更换。
2..2.. 模拟试验验证
为确保上述技术方案在生产应用中可行, 利用公司下属水表厂流量校验装置和计量中心标准仪表开展模拟试验, 采用容积法对不同..值及不同流速下并联管道的某一分支管流量和总流量的数量比例关系是否存在进行验证。利用容积法流量校验设备和便携超声波流量计搭建如图2所示的模拟试验管道系统。图2.. 试验设备构成示意图F ig. 2.. Composition of test equipm ent 共进行两组对比试验, 情况如下: ① .. 组试验。在DN250主管道安装局部水头损失系数..值较小的阻流元件, 先后6次调节水泵机组的输出流量, 超声波流量计工作在流速为0. 5~ 1. 0 m / s范围内(便携式超声波流量计盲区流速为0. 5m / s)。试验结果见表1。表1.. 组试验结果Tab. 1.. Test resu lts o fNo. 1 g roup 试验编号1# 2# 3# 4# 5# 6# 超声波流量计流速/ ( m.. s- 1 ) 0. 91 0. 90 0. 61 0. 82 0. 763 0. 918 超声波流量计流量/ ( m3 .. h- 1 ) 25. 9 25. 58 17. 21 23. 2 21. 6 25. 95 试验开始读数(底数) /L 57 63 33 128 83 100 试验结束读数/L 742 729 705 818 764 782 累积流量/L 685 666 672 690 681 682 计量水塔标尺读数/mm 2 578 2 566. 5 2 568 2 569 2 573 2 567 计量水塔水量/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 .. 第二组试验。在DN250 主管道安装局部水头损失系数..值较大的阻流元件, 先后6次调节水泵机组的输出流量, 超声波流量计工作在1. 0~ 2. 0m / s流速范围内。试验结果见表2。表2.. 第二组试验结果Tab. 2.. Test resu lts o f No. 2 group 试验编号1# 2# 3# 4# 5# 6# 超声波流量计流速/ ( m.. s- 1 ) 2. 01 1. 788 1. 60 1. 42 1. 069 1. 28 超声波流量计流量/ ( m3.. h- 1 ) 56. 6 50. 55 45. 28 39. 66 30. 19 35. 56 试验开始读数(底数) /L 519 168 88 22 83 158 试验结束读数/L 2 060 1 678 1 594 1 516 1 552 1 636 累积流量/L 1 541 1 510 1 506 1 494 1 469 1 478 计量水塔标尺读数/mm 2 560 2 552 2 560 2 566 2 573 2 564 计量水塔水量/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 .. .. 由以上两组(共12 次) 试验数据看出: 支管流量和总流量的比值在阻流元件确定(即..值一定) 情况下为一个常数, 试验中该数值的平均误差< 1% 。经分析, 有以下几个因素可能引起误差: a. 计量水塔标尺读数存在读数误差; b. 读数不同步引起的误差, 超声波流量计读数和计量塔读数由2 人操作完成, 起止时间不可能*同步; c. 仪表误差, 超声波流量计的精度为1% ; d. 采样周期引起的误差, 流量计的采样周期为0. 5 s左右, 在试验开始和结束时可能存在1~ 2个采样周期的误差。
3.. 工程应用设计
通过对试验数据及误差的分析认为: 简单并联管道存在着流量比例关系。对于已经确定的并联管道, 该比例系数仅和选用的阻流元件有关。试验验证电磁流量计变通应用方案可行, 据此进行了施工图设计(见图3) , 考虑到运行维护方便, 设置了阻流孔板检查井。根据..原水流量为5 .. 104 m3 /d时, DN200计量管道流速不低于0. 5 m / s..的要求进行阻流元件设计。针对柿园水厂实际生产情况的阻流孔板设计尺寸见图4。图3.. 流量计系统图F ig. 3.. Flowm e ter system 图4.. 法兰孔板图Fig. 4.. O rifice flange 该阻流孔板安装后, 当原水流量为5 ..104 m3 /d 时, 阻流孔板水头损失计算值接近0. 4 kPa, 对系统运行影响极小。
4.. 生产应用情况及展望
根据施工图设计参数, 理论计算仪表常数k = 36. 86。施工完毕系统调试时用便携式超声波流量计实际校验得到仪表常数k= 39. 23, 接近理论计算值。该实测仪表常数在编制控制程序时输入到PLC 和上位机中参与控制运算。两年多的生产应用表明, 流量计的这种变通应用*生产需要, 达到工程预期目的。
基于上述技术原理的工程应用和科研试验情况, 拟申请..基于并联管道扩流原理的流量计..实用新型, 组成成套的管路计量系统, 应用于数据采集、贸易结算等大口径流量计量领域。--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
