摘要：文中(zhōng)主要針(zhēn)對在生(shēng)産實(shí)踐中大口(kǒu)徑電磁流量計(jì) 由于出現故障(zhàng)或臨近使用壽(shòu)命出現流量計不能(néng)正常工作(zuò)以及計量(liàng)偏差(chà)過大需要更換(huàn)流量(liàng)計的問題進行(háng)分(fèn)析研究(jiū)，探讨利用(yòng)原有(yǒu)流(liú)量計管段在(zài)線不斷流(liú)帶壓(yā)安裝(zhuāng)流(liú)量(liàng)計的方案(àn)。實(shí)踐發現(xiàn)，應用(yòng) 多聲道超(chāo)聲(shēng)流量(liàng)計(jì) 可實(shí)現在線帶壓開(kāi)孔安裝(zhuāng)，不(bú)僅對(duì)生産企業(yè)降低(dī)生産(chǎn)成本(běn)、提高(gāo)生産效率具有(yǒu)重要(yào)意義(yì)，也避(bì)免了由(yóu)于停水(shuǐ)造成的連帶經濟損失和社會影響。
1項目(mù)背景(jǐng)
　　由于 管(guǎn)段式電(diàn)磁流量計 具有測量(liàng)精度高、穩(wěn)定、可(kě)靠、不産生(shēng)壓力損失、可滿(mǎn)足dn3000管(guǎn)徑的應(yīng)用(yòng)需求(qiú)等(děng)特點，目(mù)前市政工(gōng)程中大量使(shǐ)用了 大口(kǒu)徑管段式電(diàn)磁流量(liàng)計 。生産(chǎn)實踐中,當大口(kǒu)徑電磁(cí)流量計(jì)出現故障或臨(lín)近使用壽命時(shí)，易出現流量(liàng)計(jì)不能正(zhèng)常工作(zuò)以及測量偏差過大(dà)需要更換(huàn)流(liú)量(liàng)計的問題(tí),而這些大口徑(jìng)電磁流量計大(dà)多使用在市政(zhèng)管網(wǎng)的重要計量點，如:城市水(shuǐ)源引水管線的(de)流量計(jì)量(liàng)、自來(lái)水廠的(de)進出廠流量(liàng)計量、污水廠進出(chū)廠流量(liàng)計量等。一(yī)旦流(liú)量計(jì)出現問題,就會導(dǎo)緻停水(shuǐ)施工，停水施工不但(dàn)成本高、周(zhōu)期長,還
會有(yǒu)連(lián)帶的經(jīng)濟損失(shī)和社會(huì)影(yǐng)響。
2問(wèn)題分(fèn)析(xī)
　　研究發(fā)現，通(tōng)過應(yīng)用具(jù)有不斷(duàn)流安(ān)裝(zhuāng)特點(diǎn)的流量計(jì),可以有效應對(duì)上述問題,該流量計(jì)的選用應(yīng)優先考(kǎo)慮以下(xià)幾方面。
(1)準(zhǔn)确度(dù)等級。流量計不(bú)僅用于安裝位(wèi)置所(suǒ)在地點的(de)流量計量,還要(yào)通過流量(liàng)計監(jiān)測管網(wǎng)漏(lòu)損和(hé)系統(tǒng)的平衡，所(suǒ)以新選用的流(liú)量計準确度等級不能低(dī)于原(yuán)有流量計(jì)，否則不但(dàn)影(yǐng)響該計(jì)量點的測量還(hái)會影響系.統(tǒng)的(de)誤差和平(píng)衡。
(2)流(liú)速範圍。通常供(gòng)水管網中(zhōng)的流量變化比較大(dà),方面(miàn)随着(zhe)生活水平的提高，人(rén)均用水(shuǐ)量在不斷增加(jiā)，另一方(fāng)面集中用水現(xiàn)象日趨(qū)嚴重，夏季傍晚高峰時(shí)的用水量是夜間低谷的(de)數倍(bèi)甚至(zhì)數(shù)十倍以(yǐ)上。因此，要(yào)求流(liú)量計(jì)量程比要(yào)大,通常在40:1以上，最好(hǎo)應(yīng)達到100:1以上，且保證量程(chéng)範圍(wéi)内的測量(liàng)準确(què)度和重複(fú)性。.
(3)直(zhí)管段(duàn)要求(qiú)。通常(cháng)流量計要(yào)求較長的前後(hòu)直管段,特(tè)别(bié)是速度(dù)式流量計(jì)要求在(zài)流态充分發展(zhǎn)(對(duì).稱、态(tài)分布(bù))的(de)狀(zhuàng)态下(xià)方可準确計量(liàng)。管段式電(diàn)磁流(liú)量計直管段至(zhì)少要求爲(wèi)前5d後(hòu)2d(d=流量(liàng)計(jì)直徑)，而(ér)大部分(fèn)速度(dù)式流量計要(yào)求直(zhí)管段更(gèng)長(zhǎng)。要選擇的流量(liàng)計直管段要(yào)求要與(yǔ)原有(yǒu) 電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計 相當，保(bǎo)證測(cè)量穩(wěn)定性。
(4)在線(xiàn)不斷(duàn)流帶壓安(ān)裝(zhuāng)、維(wéi)護。通常在(zài)安裝(zhuāng)、維護或檢(jiǎn)定傳統(tǒng)形(xíng)式的(de)流量(liàng)計時要進行斷(duàn)流施工,爲(wèi)了(le)避(bì)免斷流帶(dài)來的麻煩，通常(cháng)采用安(ān)裝旁路備份流(liú)量計，但(dàn)需要(yào)增加(jiā)設備(bèi)和土建的投資(zī)，而且(qiě)現場要有(yǒu)足夠(gòu)的空間。所以，選用(yòng)的(de)流量計應具備(bèi)在無旁路、不(bú)斷流的(de)情況下能夠安(ān)裝維護，且能夠在線标定(dìng)。
(5)不産生壓損，滿足節能降耗(hào)的要求(qiú)
　　部分流量計在(zài)測量過(guò)程中易産生不同程度的壓(yā)力損失,出(chū)現投資(zī)多(duō)、計量(liàng)成本高、管網效(xiào)率低的(de)問題,所(suǒ)以選(xuǎn)擇(zé)流量計(jì)要在測量過程(chéng)中不産(chǎn)生(shēng)壓損(sǔn)，滿足節能降耗(hào)的要求(qiú)。
3應(yīng)對措(cuò)施
　　結(jié)合(hé)技術可(kě)行性和經濟性(xìng)分(fèn)析(xī)，多聲(shēng)道超(chāo)聲流量(liàng)計(jì)能滿(mǎn)足上述要(yào)求。
3.1原理分(fèn)析(xī)
　　選用多(duō)聲道(dào)超(chāo)聲(shēng)流量計(jì)主(zhǔ)要取決于(yú)該流量計具(jù)有以下特點(diǎn)。
(1)測量(liàng)精度(dù)更(gèng)高
　　相對(duì)其他(tā)速度式流(liú)量計，雙聲道超(chāo)聲流量計(jì)對上遊障(zhàng)礙(ài)物(wù)如彎(wān)管、泵或(huò)閥(fá)的敏(mǐn)感度(dù)較低(dī),測量(liàng)結果的可靠性(xìng)高，即(jí)使由于某(mǒu)些原因導(dǎo)緻一個通道停(tíng)止工作，流(liú)量儀表仍(réng)可(kě)繼續(xù)測(cè)量。典(diǎn)型的入口直管(guǎn)段的要求是上(shàng)遊至(zhì)少(shǎo)5d,"下遊至少2d,在(zài)滿(mǎn)足(zú)上述(shù)安(ān)裝要求(qiú)的前(qián)提下，多(duō)通道超聲流量計的測(cè)量精度(dù)可達+0.5%。對(duì)比此(cǐ)精度下電(diàn)磁(cí)流量計(jì)的重(zhòng)複性要(yào)求是該(gāi)精度的1/3,超(chāo)聲波(bō)流量計(jì)在此精(jīng)度下的重複性(xìng)是該(gāi)精度的1/5,顯(xiǎn)然超聲波(bō)流量(liàng)計能(néng)達到的要(yào)求高于電(diàn)磁流(liú)量。
(2)對直管段要(yào)求(qiú)更(gèng)低
　　多通道(dào)超聲流量(liàng)計由(yóu)于采(cǎi)用對流速(sù)分布和(hé)面積分(fèn)布的二重積分計算(suàn)流量，所以(yǐ)在層流和紊(wěn)流的情(qíng)況下(xià)都能(néng)準确測(cè)量出流(liú)量,可(kě)做到(dào)計量(liàng)交接的精度，同(tóng)時可實現流量(liàng)測量範(fàn)圍和測(cè)量口(kǒu)徑大,對直管段要求小(前10d後3d)，目(mù)前市場上(shàng)的産品可以做到最大的(de)适用(yòng)管道口(kǒu)徑是dn5000,而且口徑越大越(yuè)容易(yì)實現高精(jīng)度，多聲道超聲流量計的(de)口徑(jìng)在理(lǐ)論(lùn)上可以(yǐ)做成(chéng)任意(yì)大。
(3)測量靈敏度更高(gāo)
　　多聲道超(chāo)聲流量計(jì)的另(lìng)一特(tè)點是由于(yú)時間測量精(jīng)度非常(cháng)高,可達到(dào)皮秒(miǎo)級，所以可實現高測量靈(líng)敏度，從而(ér)保證低流速下的準确測量(liàng)(0.05m/s時(shí)可達到0.5%)。量(liàng)程比相對也較(jiào)高，最高可達400:1.
(4)可(kě)實現(xiàn)不斷流帶(dài)壓施工(gōng)和在線(xiàn)維護(hù)
　　插入(rù)式超(chāo)聲流量計(jì) 與外(wài)卡式流量計不(bú)同,其(qí)傳(chuán)感器直(zhí)接與水(介(jiè)質)接(jiē)觸。與其他流量(liàng)計一樣(yàng)有用(yòng)法蘭連接形(xíng)式的(de)工廠化(huà)的(de)管段式産(chǎn)品，而且還(hái)可以在使用的(de)管道上進(jìn)行(háng)現(xiàn)場安裝。大部分(fèn)插入式(shì)超聲波(bō)流量(liàng)計可(kě)以通(tōng)過帶壓安裝工(gōng)具實現不(bú)斷流帶壓安(ān)裝,這種(zhǒng)技術(shù)不(bú)僅(jǐn)可以在舊管(guǎn)網改造(zào)工(gōng)程中應用，還(hái)可以在新建(jiàn)工(gōng)程中(zhōng)應(yīng)用(yòng)，免去(qù)伸縮(suō)節(jiē)和連接法蘭(lán)，如在(zài)管網(wǎng)通水後再(zài)進行(háng)安裝，則(zé)可節省(shěng)投資(zī)和工(gōng)期。使(shǐ)用多年(nián)後，由于(yú)水質問題發生的(de)管壁結(jié)垢和傳感(gǎn)器前(qián)端結(jié)垢，這樣有可能導緻傳感器信(xìn)号發送(sòng)和(hé)接收(shōu)受到影(yǐng)響(xiǎng)，此時(shí)傳感器可以在(zài)線通(tōng)過帶(dài)壓安(ān)裝工(gōng)具在不斷流情況下(xià)将傳(chuán)感器退出(chū)清洗(xǐ),繼續保證(zhèng)流量(liàng)計測量精(jīng)度和(hé)穩定(dìng)性(xìng)。
(5)其他特點
　　超聲流(liú)量計(jì)還具(jù)備其他一(yī)系列(liè)的特點,如對流(liú)體沒有任(rèn)何阻礙(ài)，也沒有(yǒu)壓力(lì)損(sǔn)失和流量損失(shī)，耗電小(xiǎo);使用(yòng)壽(shòu)命長，可(kě)以用不斷(duàn)流安(ān)裝方(fāng)式(shì)更換換能器;維護運營(yíng)費用(yòng)低(dī);可以市(shì)電供電，也可以(yǐ)電池供電，通過電池供(gòng)電時可以很好地解決(jué)電源(yuán)引(yǐn)入(rù)的雷擊問題;全套材(cái)料不(bú)鏽鋼,經久(jiǔ)耐用,造(zào)型美觀。
3.2應用(yòng)案例(lì)
　　某供(gòng)水集(jí)團第n水廠(chǎng)某原安(ān)裝(zhuāng)管段式電(diàn)磁流量計(jì)進行計量(liàng)的dn1600管道，由(yóu)于(yú)鄰近使(shǐ)用壽命(已(yǐ)使用(yòng)近15年)，出現(xiàn)流量(liàng)計測量偏(piān)差和波動過大的現象，需要(yào)更換流量計。更換(huàn)過程(chéng)中，将(jiāng)dn1600電磁流量(liàng)計外殼(ké)在現場(chǎng)用氣(qì)焊(hàn)切(qiē)割掉,拆下(xià)勵磁線圈(quān)後在原有流量(liàng)計本體(tǐ)的(de)管段(duàn)上現場(chǎng)開孔安(ān)裝雙(shuāng)聲(shēng)道超聲(shēng)流量計。整(zhěng)個安裝(zhuāng)過(guò)程采用現(xiàn)場不斷(duàn)流(liú)在(zài)線帶壓安裝,安裝(zhuāng)之後測(cè)得的流(liú)量穩(wěn)定性、線性(xìng)度都能達到使(shǐ)用要求。
　　經(jīng)實踐(jiàn)總結，更換實施過程(chéng)中要注意(yì)的幾個(gè)問題。
(1)要(yào)确認(rèn)在用電磁(cí)流量計的(de)管(guǎn)壁(bì)厚度(dù)及内(nèi)襯材(cái)料特性，保證換(huàn)能器(qì)在管(guǎn)段内(nèi)壁的突出長度;(2)用氣焊切割電磁流(liú)量計(jì)外殼(ké)時，一(yī)定(dìng)要在管(guǎn)道内充滿(mǎn)水的(de)情況(kuàng)下(最好是(shì)帶壓(yā)并繼(jì)續(xù)保持管(guǎn)内水在運(yùn)行流動的(de)狀态)進行(háng)，以免内襯(chèn)受熱凸起變形(xíng)影響(xiǎng)流态;(3)要有(yǒu)足夠安裝(zhuāng)空間(jiān)(流量井(jǐng))，可(kě)以用原有(yǒu)的流量井(jǐng),但(dàn)管壁與流量(liàng)井牆壁最(zuì)小(xiǎo)距(jù)離不(bú)小于500mm,流量(liàng)井長不小于1.5倍(bèi)管徑。超聲波流(liú)量計空管安裝(zhuāng)和帶壓安(ān)裝要(yào)求空間如圖1所(suǒ)示。

　　爲(wèi)進(jìn)-步确認(rèn)現場開孔安裝(zhuāng)多(duō)聲(shēng)道超聲流(liú)量計的性(xìng)能(néng)指(zhǐ)标，采用(yòng)曆史數(shù)據、泵(bèng)機的電耗數據(jù)、流量計前(qián)端(duān)的清水池的(de)庫容(róng)等多個校(xiào)核手段，對(duì)本次(cì)現場開孔安裝(zhuāng)的雙聲道超聲波流量計進行(háng)了測量數據的(de)核定。核定的結(jié)果是線(xiàn)性誤差在0.48%以(yǐ)内，重複性(xìng)在(zài)0.288%以内。
4結(jié)論
(1)通(tōng)過以上分(fèn)析研究及(jí)核定(dìng)數據(jù)可以(yǐ)看出，對大(dà)口徑電磁(cí)流量(liàng)計由于出現故(gù)障或(huò)臨近使用壽命出現流量(liàng)計不能(néng)正常工作以及測量偏(piān)差過大需要更換流量計的問題,采用在線不(bú)斷流帶壓(yā)現場開孔安裝多聲道超聲流量計(jì)實現流(liú)量(liàng)計更(gèng)替的方法(fǎ)是可(kě)行的，能(néng)夠(gòu)滿足生産(chǎn)實踐的計(jì)量要求。
(2)對(duì)多聲(shēng)道超(chāo)聲流(liú)量計(jì)特點的了(le)解和(hé)供水管(guǎn)網(wǎng)對流(liú)量計的要求來(lái)看，多(duō)聲道超聲(shēng)流量計(jì)比(bǐ)較适(shì)合用于供(gòng)水管(guǎn)網改造(zào)及不斷流安(ān)裝(zhuāng)的現場(chǎng),特别是大口徑(jìng)管道的計量。多(duō)聲道超聲(shēng)流量(liàng)計的廣泛應用(yòng)可爲(wèi)供水(shuǐ)企業降低産(chǎn)銷差率(lǜ)、控制漏失率提供有(yǒu)效(xiào)的(de)監控(kòng)手段，可在類似(sì)工況中推(tuī)廣使(shǐ)用。

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