供水工程是包含發(fā)電廠在內(nèi)的眾多工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在供水過程中必須確保所供的生活用水、生產(chǎn)用水以及其他用水具有符合要求的水質(zhì)、水量和水壓。輸水管道流量儀表發(fā)揮著重要作用：水廠進(jìn)出口水流量計(jì)量是水廠計(jì)算供水量、產(chǎn)水成本以及供水系統(tǒng)中管道漏失等重要生產(chǎn)指標(biāo)的依據(jù)，是供水行業(yè)必不可缺的計(jì)量環(huán)節(jié)。
1電磁流量計(jì)在供水行業(yè)的應(yīng)用
電磁流量因具有良好的線性、較寬的量程比、較強(qiáng)的可靠性以及較高的精度等優(yōu)點(diǎn)在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
（1）電磁流量計(jì)的選型。①口徑的選擇。電磁流量計(jì)能夠?qū)^寬的流量范圍進(jìn)行連續(xù)的流量測(cè)量，在規(guī)定的流速范圍內(nèi)（0.5~10m/s）內(nèi)可以進(jìn)行任意調(diào)整。為了促進(jìn)流量儀表在適宜的流速范圍內(nèi)開展工作，當(dāng)工藝管道內(nèi)流速偏低，流量較為穩(wěn)定，同時(shí)允許有一定壓力損失的基礎(chǔ)上，可以選擇比工藝管道口徑小的儀表口徑，通過在儀表口徑前后兩端加固異徑管，促進(jìn)儀表內(nèi)部流速的提升。此外，要想確保儀表測(cè)量的精度，所加固的異徑管中心錐角不得大于 15°，并且異徑管上段至少應(yīng)當(dāng)有相當(dāng)于工藝管徑 5 倍的直管段。②流速的設(shè)定。根據(jù)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、精度等方面的考量，在使用電磁流量計(jì)時(shí)適宜的使用流速范圍為 1~5m/s；對(duì)于液體中含有固體顆粒的流體介質(zhì)，其使用的流速范圍應(yīng)當(dāng)控制在 1~3m/s；如果是對(duì)于可能會(huì)對(duì)管道造成沉積物的流體介質(zhì)，使用的范圍最好是在 2~5m/s。
（2）電磁流量計(jì)的特點(diǎn)。由于電磁流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果與水的壓力、溫度、電導(dǎo)率等物理參數(shù)并沒有太大的關(guān)系，因此具有較強(qiáng)的可靠性和較高的精度。測(cè)量管內(nèi)沒有阻礙流件，所以流量儀表沒有額外的壓力損失。在測(cè)量過程中，只有管道和電極與被測(cè)液體進(jìn)行接觸，所以只需要選擇合適的電極材料，就可以起到抗腐蝕的效果。此外，電磁流量計(jì)還具有較長的使用壽命，維護(hù)要求不高等特點(diǎn)。電磁流量計(jì)能夠測(cè)定正向水的流量。而且與其他流量計(jì)相比，其輸出信號(hào)的方式較為靈活多樣。
（3）電磁流量計(jì)的使用和安裝。在口徑的選擇中我們提到異徑管上段至少應(yīng)當(dāng)有相當(dāng)于工藝管徑 5 倍的直管段，而它的下段則至少需要 3 倍長度的直管段。流量計(jì)的前置管道長度至少在 10 倍管徑以上。在對(duì)電磁流量計(jì)進(jìn)行安裝的過程中，傳感器接地環(huán)必須緊緊接地，接地電阻不得大于 10Ω。同時(shí)，在使用電磁流量計(jì)測(cè)量的環(huán)境中要特別注意外部電磁的干擾，尤其是避免工頻電磁場(chǎng)干擾。此外，在電磁流量計(jì)上 5~10 倍管徑的直管內(nèi)安裝整流器是穩(wěn)定水流流態(tài)的方式。
（4）電磁流量計(jì)在線校驗(yàn)的方式。電磁流量計(jì)在線校驗(yàn)的方式主要有電參數(shù)法和標(biāo)準(zhǔn)表法兩種。電參數(shù)法通過一定的測(cè)量原理，檢驗(yàn)管道式電磁流量計(jì)的有關(guān)參數(shù)，其中包括勵(lì)磁線圈電阻、勵(lì)磁線圈絕緣電阻、電極對(duì)地電阻等。通過檢測(cè)這些的參數(shù)變化程度，與出廠的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果在限定范圍內(nèi)，其精度不會(huì)受到影響，可以放心使用；標(biāo)準(zhǔn)表法是利用標(biāo)準(zhǔn)表原理，在同一間隔時(shí)間內(nèi)，在被校表和標(biāo)準(zhǔn)表內(nèi)讓水（流體）連續(xù)通過，對(duì)比產(chǎn)生的輸出流量值，判定被校表的精度。
2 超聲波流量計(jì)在供水行業(yè)中的應(yīng)用
（1）超聲波流量計(jì)的原理。時(shí)差式超聲波流量計(jì)通過先進(jìn)的數(shù)字信息處理技術(shù)和聲波時(shí)差探測(cè)法，測(cè)量水流流速對(duì)雙向聲波信號(hào)產(chǎn)生的影響，兩個(gè)傳感探頭（T1、T2）按照限定的間隔距離安裝在管道的外側(cè)，相互交替發(fā)射和接收信號(hào)波。當(dāng)發(fā)出的超聲波在靜止的水流中傳播時(shí)，處于上游傳感探頭 T1將會(huì)向下游的傳感探頭 T2發(fā)送信號(hào)。此時(shí)，下游 T2探頭也向上游 T1探頭發(fā)送信號(hào)。由于水流速度對(duì)超聲波信號(hào)的作用，加劇了從上到下的信號(hào)傳遞速度，減緩了從下到上的信號(hào)傳遞速度，由此兩個(gè)信號(hào)之間就產(chǎn)生了時(shí)間差，就可以算出水流的流速，再通過相關(guān)的計(jì)算公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的流量。如圖 1 所示。
（2）超聲波流量計(jì)在供水行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。①不需要額外的技術(shù)加工。超聲波流量計(jì)是一種非接觸式的結(jié)構(gòu)儀器，通過管道外部環(huán)境就可以完成流量的測(cè)量工作。此外，測(cè)量部件全部安裝于管道外，不會(huì)給管道內(nèi)造成任何的壓力損失，從而也不會(huì)影響水流的流動(dòng)情況。②測(cè)量方式便捷。利用超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果并不會(huì)受到水流的粘度以及水質(zhì)的其他特點(diǎn)的影響，水流流量的測(cè)量在管道內(nèi)部水流流動(dòng)的過程中就可以完成。
（3）超聲波流量計(jì)的實(shí)際應(yīng)用。根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，超聲波流量計(jì)分為固定式超聲波流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)。①固定式超聲波流量計(jì)。如果是在某一個(gè)固定位置進(jìn)行安裝，那么使用固定式超聲波流量計(jì)。對(duì)特定管道內(nèi)水流流量的長期持續(xù)的計(jì)量時(shí)，需要使用220V 的交流電源。同時(shí)，固定式超聲波流量計(jì)通常都具有信號(hào)輸出功能，以便遠(yuǎn)傳顯示時(shí)使用，它的內(nèi)部只能對(duì)一條管道的參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。②便攜式超聲波流量計(jì)。與固定式超聲波流量計(jì)相比，便攜式超聲波流量計(jì)具有更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，應(yīng)用于各種不同管道的水流流量的臨時(shí)計(jì)量。使用便攜式超聲波流量計(jì)時(shí)既可以使用計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)的任何交流電源，也可以使用其內(nèi)設(shè)的充電電源。因?yàn)楸銛y式超聲波流量計(jì)主要是對(duì)管道水流進(jìn)行臨時(shí)的計(jì)量測(cè)量，因此不具有輸出功能，但是它可以存儲(chǔ)多條管道的參數(shù)。
（4）超聲波流量計(jì)在線校驗(yàn)的方法。根據(jù)管道的實(shí)際情況選擇合適的超聲波流量計(jì)，將傳感器用適宜的方式安裝在被測(cè)管道上，記錄便攜式超聲波流量計(jì)與固定式超聲波流量計(jì)的初始流量值，經(jīng)過一段時(shí)間后，再對(duì)兩種超聲波流量計(jì)的最終值，從而得出累積的流量值，然后通過公式計(jì)算出修正系數(shù)。
P 修正系數(shù) =[1-(S 便攜 -S 固定 )/S 便攜 ]×100%
根據(jù)便攜式超聲波流量計(jì)相較于固定超聲波流量計(jì)的修正參數(shù)對(duì)固定超聲波流量計(jì)進(jìn)行參數(shù)修正，從而確保供水計(jì)量中各個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3 渦街流量計(jì)在供水行業(yè)中的應(yīng)用
（1）渦街流量計(jì)的原理。渦街流量計(jì)又稱之為卡門渦街流量計(jì)，它是通過水流的自然振蕩原理進(jìn)行研制的一種分離型流量計(jì)。當(dāng)水流流量以足夠大的流速通過垂直于水流方向的物體時(shí)，就會(huì)在物理的后面兩條平行的直線上產(chǎn)生轉(zhuǎn)向相反但是排列整齊的渦列。通過公式F=S×v/d（其中 S 為斯特羅哈數(shù)，v 為管道內(nèi)水流的平均流速，d 為柱狀體迎面的寬度），再根據(jù)渦街的頻率與水流流速成正比的原理，測(cè)量出渦街的頻率從而推導(dǎo)出水流的流速，進(jìn)而測(cè)量出水流的流量。
（2）渦街流量計(jì)的結(jié)構(gòu)組成。渦街流量計(jì)一共由變送器殼、渦街發(fā)生、信號(hào)檢測(cè)、輸出放大器、脈沖整形器、輸入放大器六個(gè)部分組成。其中變送器殼體是水流管道的組成部分，通過選擇合適的渦街發(fā)聲體的形狀和尺寸，水流在變送器殼內(nèi)流動(dòng)過程中可以在雷諾數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的渦街信號(hào)。而渦街發(fā)生體讓水流在流動(dòng)過程中產(chǎn)生渦列，信號(hào)檢測(cè)器就對(duì)渦列進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。輸出放大器就將微弱不易察覺的電信號(hào)進(jìn)行放大。而脈沖整形器就將并不規(guī)則的電脈沖轉(zhuǎn)換成了幅度與寬度成一定比例的方波信號(hào)。輸出放大器又對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換成，同時(shí)對(duì)方波脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出。
（3）渦街流量計(jì)的安裝。為了確保使用渦街流量計(jì)時(shí)的測(cè)量準(zhǔn)確性，在對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行安裝時(shí)，必須在安裝的前后加固長度適宜的直管段。渦街流量計(jì)的上游側(cè)如果有縮徑阻力物的時(shí)候，要加固 15D 長的直管段；如果在同一片面有彎頭時(shí)，則必須加固 20D 的直管段；而渦街流量計(jì)的下游側(cè)應(yīng)當(dāng)加固大于 5D 的直管段。渦街流量計(jì)可以被安裝在水平、垂直等其他位置，如果對(duì)水流進(jìn)行垂直測(cè)量時(shí)，必須保證水流從下往上流量，以確保管道中完全充滿水流。
（4）渦街流量計(jì)的應(yīng)用。在供水系統(tǒng)中使用渦街流量計(jì)，為了防止雨季時(shí)儀表進(jìn)水而造成儀表損失，必須提前將儀表移出儀表井，亦或是采取分離型傳感器對(duì)其進(jìn)行改造。當(dāng)渦街流量計(jì)的周圍有大功率的發(fā)電機(jī)時(shí)，要避免工頻干擾影響其準(zhǔn)確性。對(duì)此，可以對(duì)傳輸電纜進(jìn)行屏蔽裝置，而將信號(hào)的輸出方式改為使用 4~20m A的直流信號(hào)，不再采取脈沖信號(hào)。
4 結(jié)語
輸水管線流量測(cè)量儀表的選擇上，電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)因?yàn)楣ぷ鞯脑聿煌�，在不同的�?yīng)用場(chǎng)合下，各有優(yōu)劣。我們應(yīng)當(dāng)依據(jù)其特性，選用合適的儀表，并充分借鑒其安裝使用和校驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)反饋，確保儀表的準(zhǔn)確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
以上內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系即刪除!
