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电磁流量计在水厂流量计量中偏差原因分析及应对策略

来源:作者:发表时间:2017-10-23 09:46:56

        摘要:电磁流量计在水厂承担了非常重要的角色,尤其进出总管上的结算流量计,它们出现计量偏差将直接影响供水计量,从而影响供水费用结算。本文主要以宋六陵水厂电磁流量计流量偏差问题例,从电磁流量计的原理入手,对仪表设计、安装、维护、管理等方面进行探讨,浅析电磁流量计产生偏差因素,来提高水厂流量计准确性、可靠进行探讨;针对水厂实际,对仪表设计、安装、管理提出应对控制策略,为相关部门在电磁流量计管理及准确性研究提供参考借鉴。

 
1  导言
        电磁流量计具有许多优点而被广泛应用于水厂流量计量,并在水厂与相关单位水量结算过程中发挥着越来越重要作用。绍兴市制水公司宋六陵水厂在进、出水总管上,分别安装有多台口径在 DN500 及以上电磁流量计流量计。从 2001水厂投运以来,水厂进、出水偏差基本在流量计误差±1%范围内。但近年来,水厂进、出水量偏差有增大趋势,为此我们对流量偏差原因进行分析,以提高电磁流量计准确性。
 
2  计量偏差原因查找与分析
        电磁流量计基本原理是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力运动时在其两端产生感应电动势。导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势。由于受 K(系数)、B(磁感应强度)、D(两电极间距离)的变化及磁场方向、连线与液体方向三者的垂直度都会引起测量误差,因此影响电磁流量计测量误差的原因很多,包括仪表的使用及维护、安装条件及方式、设计及选型等因素。
 
2.1  安装条件不符
        电磁流量计作为高精度检测仪表,在设计安装过程中有严格技术要求,如流量计前后直管段长度不符,管道流体不满管、管道水流中气泡因素等。
 
2.2  计量仪表的电缆线过长
        电磁流量计是由特定的电缆将传感器和转换器连接成的一个系统,电缆长度、绝缘情况、屏蔽层数、分布电容及道题横截面积等都会对测量结果产生影响,严重的还可以使流量计无法正常工作。一般安装过程中电缆应越短越好,其长度应在允许的范围之内,最大长度由待测液体的电导率、屏蔽层数、分布电容、导体横截面面积等决定,同时应尽量避免出现中间接头,末端应处理好。为减少计量仪表电缆线干扰。
 
2.3  一、二次仪表匹配
        在流量计使用过程中由于仪表本身生命周期或故障,对部件更换以后,由于设备匹配性问题产生误差。在电磁流量计故障中,一次仪表和二次仪表的部件故障较为常见。
2.4  仪表存在零位飘移
        电磁流量计在使用一段时间后,因各种原因容易出现零位飘移现象。
2.5  仪表存在流速偏低
        一般电磁流量计要求最低流速在 0.3m/S,流速过低会导致计量误差偏大。
2.6  仪表电极存在结垢
        电磁流量计经过一定时间运行后,流量计电极表面和管道内壁常会受到污染。若附着层电导率与流体电导率相近,则会使传感器二电极间电阻变得很小,甚至短路,输出显示负偏差,甚至不能正常工作,若附着物为绝缘性物质,则电极间阻力增大,使误差增大,严重时流量计不能正常使用。
 
2.7  传感器、转换器性能参数指标不符标准要求
        传感器的输出信号很小,通常只要几毫伏,为了提高抗干扰能力,传感器的零电位必须单独可靠接地,且传感器输出幸好接地点应与被测流体电气连接。传感器的接地电阻通常应小于 10Ω,在连接传感器的管道内涂有绝缘层或采用非金属管道时,传感器两侧应安装接地环,并可靠接地,以使流体接地,流体电位与地电位相同。在对传感器检测中国,传感器电极电阻、励磁电阻、励磁对地绝缘等指标都有明确的控制标准。对仪表转换器在摸拟高、中、低三种不同流量工况下,其偏差值均在误差标准范围内,要求实际测量值与计算值偏差<设定点的 1.5%。通过检测,能及早发现部分仪表参数异常,从而通过分析,落实整改措施,对相关仪表加以优化和维护,保证仪表运行稳定、可靠。
 
3  宋六陵水厂电磁流量计偏差问题
3.1  部分转换器仪表已停产无法维修
        在 2006 年以前科隆 DN1600 口径以上电磁流量计的转换器均采用 SC100 或 IFC110 且配有外置放大器,目前全部改为配置 IFC300 做为二次仪表,外置放大器变为了内置放大器。
3.2  二次仪表更换后无法准确匹配
        根据厂家介绍,现有的 IFC300 理论上与原传感器是可以匹配使用,不同型号的转换器理论上也能相互替换,但是有功率放大器的存在,和内部参数励磁频率的不同(IFC300和IFC110在口径大于1000mm时的励磁频率为1/36,SC100AS的励磁频率为 1/32),会影响流量,会存在一定误差。若要真正的测量准确,只能将新 IFC300 和旧传感器进行实流标定。
3.3  电极上的结垢无法清除
        在 2015 年 1 月公司对一期进水阀进行检修期间,利用供水总管停水间隙对一期进水总管电磁流量计内部进行了检查,发现流量计电极表面附着物严重,表面附着厚厚一层粘稠物,几乎无法辨别电极所在位置。
3.4  部分流量计流速过低
        按仪表出厂要求流量计管道流速不能低于 0.3m/s,而水厂内及输水管上流量计一般按照最高流量设计,口径一般都进行放大,部分仪表检测流量达不到流量计最低流量要求,从而影响正常计量。
3.5  部分仪表有零位漂移现象
        从对进、出水流量计检查来看,电磁流量计使用一段时间后,因各种原因会存在仪表零位漂移现象。
3.6  部分流量计设计安装不规范
        从水厂进出流量计安装位置看,由于场地限制,设计过程中,没有对流量计技术指标进行系统考虑,进水流量计前后直管段长度达不到流量计安装要求。部分流量计井设计不合理,流量计连接直管预留太少,比对管段长度不够,便携式流量计无法参与比对。
4  控制策略
4.1  定期计量仪表传感器、转换器检测
        定期邀请厂家技术人家对水厂进、出水主要电磁流量计的传感器进行检测,可以从中对电磁流量计的励磁对地绝缘、电极电阻、励磁电阻、励磁对地绝缘、转换器实测偏差等性能参数检查,发现问题及时处理。传感器绝缘电阻和各信号阻值如下表:
传感器绝缘电阻和各信号 阻值
4.2  适时对仪表零位漂移的检测
        利用施工及低水量供水等时段,适时组织技术人员对仪表的零位进行检测,确保仪表精度准确正常。
4.3  及时检修故障仪表
及时协调组织相关部门,做好结算流量计故障仪表的检修工作。
4.4  建议建立超声波流量计定期比对制度
        为加强流量计准确性管理,在现有每年安装 4.1 条方法进行参数检测检查基础上,建议建立超声波流量计定期比对制度,每年定期对流量计的准确性进行比较,以及时发现流量计的偏离。
4.5  合理调度
        通过合理调度,尽可能减少低流速现象发生,达到既保证水质达标、水量水压充足,又尽可能满足流量计仪表最低流速参数的要求。
4.6  加强替代流量计的选型研究
        鉴于供水企业部分进、出流量计配件已停产,无法维修、更新现状,平时应加大对新型流量计选型研究,特别是在现有流量计井和流量计基础上,在不停水前提下,做好流量计故障后的替换仪表的选型工作,有条件时推广应用新技术。
4.7  重视对流量计设计阶段规划
        设计时重点分析仪表安装要求,对流量计前后直管要求,流量计口径选择,最低流速、一、二次仪表就近安装等进行控制。同时,设计应考虑新装流量计井内流量计前后加装标准管段,有利于定期开展检测、比对。
 
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