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插入式超聲波流量計(jì)在線不斷流安裝
發(fā)布時(shí)間:2020-8-17 08:34:45

摘要:文中主要針對(duì)在生產(chǎn)實(shí)踐中大口徑電磁流量計(jì)由于出現(xiàn)故障或臨近使用壽命出現(xiàn)流量計(jì)不能正常工作以及計(jì)量偏差過(guò)大需要更換流量計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行分析研究,探討利用原有流量計(jì)管段在線不斷流帶壓安裝流量計(jì)的方案。實(shí)踐發(fā)現(xiàn),應(yīng)用多聲道超聲流量計(jì)可實(shí)現(xiàn)在線帶壓開孔安裝,不僅對(duì)生產(chǎn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率具有重要意義,也避免了由于停水造成的連帶經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。
1項(xiàng)目背景
  由于管段式電磁流量計(jì)具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定、可靠、不產(chǎn)生壓力損失、可滿足DN3000管徑的應(yīng)用需求等特點(diǎn),目前市政工程中大量使用了大口徑管段式電磁流量計(jì)。生產(chǎn)實(shí)踐中,當(dāng)大口徑電磁流量計(jì)出現(xiàn)故障或臨近使用壽命時(shí),易出現(xiàn)流量計(jì)不能正常工作以及測(cè)量偏差過(guò)大需要更換流量計(jì)的問(wèn)題,而這些大口徑電磁流量計(jì)大多使用在市政管網(wǎng)的重要計(jì)量點(diǎn),如:城市水源引水管線的流量計(jì)量、自來(lái)水廠的進(jìn)出廠流量計(jì)量、污水廠進(jìn)出廠流量計(jì)量等。一旦流量計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題,就會(huì)導(dǎo)致停水施工,停水施工不但成本高、周期長(zhǎng),還
會(huì)有連帶的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。
2問(wèn)題分析
  研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)應(yīng)用具有不斷流安裝特點(diǎn)的流量計(jì),可以有效應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題,該流量計(jì)的選用應(yīng)優(yōu)先考慮以下幾方面。
(1)準(zhǔn)確度等級(jí)。流量計(jì)不僅用于安裝位置所在地點(diǎn)的流量計(jì)量,還要通過(guò)流量計(jì)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)漏損和系統(tǒng)的平衡,所以新選用的流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)不能低于原有流量計(jì),否則不但影響該計(jì)量點(diǎn)的測(cè)量還會(huì)影響系.統(tǒng)的誤差和平衡。
(2)流速范圍。通常供水管網(wǎng)中的流量變化比較大,方面隨著生活水平的提高,人均用水量在不斷增加,另一方面集中用水現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,夏季傍晚高峰時(shí)的用水量是夜間低谷的數(shù)倍甚至數(shù)十倍以上。因此,要求流量計(jì)量程比要大,通常在40:1以上,最好應(yīng)達(dá)到100:1以上,且保證量程范圍內(nèi)的測(cè)量準(zhǔn)確度和重復(fù)性。.
(3)直管段要求。通常流量計(jì)要求較長(zhǎng)的前后直管段,特別是速度式流量計(jì)要求在流態(tài)充分發(fā)展(對(duì).稱、態(tài)分布)的狀態(tài)下方可準(zhǔn)確計(jì)量。管段式電磁流量計(jì)直管段至少要求為前5D后2D(D=流量計(jì)直徑),而大部分速度式流量計(jì)要求直管段更長(zhǎng)。要選擇的流量計(jì)直管段要求要與原有電磁流量計(jì)相當(dāng),保證測(cè)量穩(wěn)定性。
(4)在線不斷流帶壓安裝、維護(hù)。通常在安裝、維護(hù)或檢定傳統(tǒng)形式的流量計(jì)時(shí)要進(jìn)行斷流施工,為了避免斷流帶來(lái)的麻煩,通常采用安裝旁路備份流量計(jì),但需要增加設(shè)備和土建的投資,而且現(xiàn)場(chǎng)要有足夠的空間。所以,選用的流量計(jì)應(yīng)具備在無(wú)旁路、不斷流的情況下能夠安裝維護(hù),且能夠在線標(biāo)定。
(5)不產(chǎn)生壓損,滿足節(jié)能降耗的要求
  部分流量計(jì)在測(cè)量過(guò)程中易產(chǎn)生不同程度的壓力損失,出現(xiàn)投資多、計(jì)量成本高、管網(wǎng)效率低的問(wèn)題,所以選擇流量計(jì)要在測(cè)量過(guò)程中不產(chǎn)生壓損,滿足節(jié)能降耗的要求。
3應(yīng)對(duì)措施
  結(jié)合技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性分析,多聲道超聲流量計(jì)能滿足上述要求。
3.1原理分析
  選用多聲道超聲流量計(jì)主要取決于該流量計(jì)具有以下特點(diǎn)。
(1)測(cè)量精度更高
  相對(duì)其他速度式流量計(jì),雙聲道超聲流量計(jì)對(duì)上游障礙物如彎管、泵或閥的敏感度較低,測(cè)量結(jié)果的可靠性高,即使由于某些原因?qū)е乱粋(gè)通道停止工作,流量?jī)x表仍可繼續(xù)測(cè)量。典型的入口直管段的要求是上游至少5D,"下游至少2D,在滿足上述安裝要求的前提下,多通道超聲流量計(jì)的測(cè)量精度可達(dá)+0.5%。對(duì)比此精度下電磁流量計(jì)的重復(fù)性要求是該精度的1/3,超聲波流量計(jì)在此精度下的重復(fù)性是該精度的1/5,顯然超聲波流量計(jì)能達(dá)到的要求高于電磁流量。
(2)對(duì)直管段要求更低
  多通道超聲流量計(jì)由于采用對(duì)流速分布和面積分布的二重積分計(jì)算流量,所以在層流和紊流的情況下都能準(zhǔn)確測(cè)量出流量,可做到計(jì)量交接的精度,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量范圍和測(cè)量口徑大,對(duì)直管段要求小(前10D后3D),目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品可以做到最大的適用管道口徑是DN5000,而且口徑越大越容易實(shí)現(xiàn)高精度,多聲道超聲流量計(jì)的口徑在理論上可以做成任意大。
(3)測(cè)量靈敏度更高
  多聲道超聲流量計(jì)的另一特點(diǎn)是由于時(shí)間測(cè)量精度非常高,可達(dá)到皮秒級(jí),所以可實(shí)現(xiàn)高測(cè)量靈敏度,從而保證低流速下的準(zhǔn)確測(cè)量(0.05m/s時(shí)可達(dá)到0.5%)。量程比相對(duì)也較高,最高可達(dá)400:1.
(4)可實(shí)現(xiàn)不斷流帶壓施工和在線維護(hù)
  插入式超聲流量計(jì)與外卡式流量計(jì)不同,其傳感器直接與水(介質(zhì))接觸。與其他流量計(jì)一樣有用法蘭連接形式的工廠化的管段式產(chǎn)品,而且還可以在使用的管道上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。大部分插入式超聲波流量計(jì)可以通過(guò)帶壓安裝工具實(shí)現(xiàn)不斷流帶壓安裝,這種技術(shù)不僅可以在舊管網(wǎng)改造工程中應(yīng)用,還可以在新建工程中應(yīng)用,免去伸縮節(jié)和連接法蘭,如在管網(wǎng)通水后再進(jìn)行安裝,則可節(jié)省投資和工期。使用多年后,由于水質(zhì)問(wèn)題發(fā)生的管壁結(jié)垢和傳感器前端結(jié)垢,這樣有可能導(dǎo)致傳感器信號(hào)發(fā)送和接收受到影響,此時(shí)傳感器可以在線通過(guò)帶壓安裝工具在不斷流情況下將傳感器退出清洗,繼續(xù)保證流量計(jì)測(cè)量精度和穩(wěn)定性。
(5)其他特點(diǎn)
  超聲流量計(jì)還具備其他一系列的特點(diǎn),如對(duì)流體沒(méi)有任何阻礙,也沒(méi)有壓力損失和流量損失,耗電小;使用壽命長(zhǎng),可以用不斷流安裝方式更換換能器;維護(hù)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低;可以市電供電,也可以電池供電,通過(guò)電池供電時(shí)可以很好地解決電源引入的雷擊問(wèn)題;全套材料不銹鋼,經(jīng)久耐用,造型美觀。
3.2應(yīng)用案例
  某供水集團(tuán)第N水廠某原安裝管段式電磁流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量的DN1600管道,由于鄰近使用壽命(已使用近15年),出現(xiàn)流量計(jì)測(cè)量偏差和波動(dòng)過(guò)大的現(xiàn)象,需要更換流量計(jì)。更換過(guò)程中,將DN1600電磁流量計(jì)外殼在現(xiàn)場(chǎng)用氣焊切割掉,拆下勵(lì)磁線圈后在原有流量計(jì)本體的管段上現(xiàn)場(chǎng)開孔安裝雙聲道超聲流量計(jì)。整個(gè)安裝過(guò)程采用現(xiàn)場(chǎng)不斷流在線帶壓安裝,安裝之后測(cè)得的流量穩(wěn)定性、線性度都能達(dá)到使用要求。
  經(jīng)實(shí)踐總結(jié),更換實(shí)施過(guò)程中要注意的幾個(gè)問(wèn)題。
(1)要確認(rèn)在用電磁流量計(jì)的管壁厚度及內(nèi)襯材料特性,保證換能器在管段內(nèi)壁的突出長(zhǎng)度;(2)用氣焊切割電磁流量計(jì)外殼時(shí),一定要在管道內(nèi)充滿水的情況下(最好是帶壓并繼續(xù)保持管內(nèi)水在運(yùn)行流動(dòng)的狀態(tài))進(jìn)行,以免內(nèi)襯受熱凸起變形影響流態(tài);(3)要有足夠安裝空間(流量井),可以用原有的流量井,但管壁與流量井墻壁最小距離不小于500mm,流量井長(zhǎng)不小于1.5倍管徑。超聲波流量計(jì)空管安裝和帶壓安裝要求空間如圖1所示。

  為進(jìn)-步確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)開孔安裝多聲道超聲流量計(jì)的性能指標(biāo),采用歷史數(shù)據(jù)、泵機(jī)的電耗數(shù)據(jù)、流量計(jì)前端的清水池的庫(kù)容等多個(gè)校核手段,對(duì)本次現(xiàn)場(chǎng)開孔安裝的雙聲道超聲波流量計(jì)進(jìn)行了測(cè)量數(shù)據(jù)的核定。核定的結(jié)果是線性誤差在0.48%以內(nèi),重復(fù)性在0.288%以內(nèi)。
4結(jié)論
(1)通過(guò)以上分析研究及核定數(shù)據(jù)可以看出,對(duì)大口徑電磁流量計(jì)由于出現(xiàn)故障或臨近使用壽命出現(xiàn)流量計(jì)不能正常工作以及測(cè)量偏差過(guò)大需要更換流量計(jì)的問(wèn)題,采用在線不斷流帶壓現(xiàn)場(chǎng)開孔安裝多聲道超聲流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量計(jì)更替的方法是可行的,能夠滿足生產(chǎn)實(shí)踐的計(jì)量要求。
(2)對(duì)多聲道超聲流量計(jì)特點(diǎn)的了解和供水管網(wǎng)對(duì)流量計(jì)的要求來(lái)看,多聲道超聲流量計(jì)比較適合用于供水管網(wǎng)改造及不斷流安裝的現(xiàn)場(chǎng),特別是大口徑管道的計(jì)量。多聲道超聲流量計(jì)的廣泛應(yīng)用可為供水企業(yè)降低產(chǎn)銷差率、控制漏失率提供有效的監(jiān)控手段,可在類似工況中推廣使用。

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