1 概述

        供水管網(wǎng)區(qū)域流量計(jì)的安裝應(yīng)用，是供水企業(yè)加強(qiáng)管網(wǎng)運(yùn)行管理和優(yōu)化供水運(yùn)行調(diào)度的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。它對了解供水管道尤其是多水源供水管網(wǎng)的流向、流量及流速變化，分析管道水力條件，監(jiān)測管道漏損情況，具有積極的作用。

 

2 安裝注意事項(xiàng)

        當(dāng)前適合測量大口徑供水主干管道的流量計(jì)主要有:電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)、孔板流量計(jì)等。這其中，電磁流量計(jì)因其具有測量精度高、量程范圍大、壓力損失小、測量通道通過性好、受流體介質(zhì)影響小和前置直管段要求短等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來已被越來越多的供水企業(yè)所廣泛使用。但用電磁流量計(jì)對城市供水管道流量的測量時要注意以下注意事項(xiàng): 電磁流量計(jì)的安裝與調(diào)試相對其它流量計(jì)要求更為嚴(yán)格，安裝地點(diǎn)應(yīng)避免振動和強(qiáng)磁場，在安裝時必須使變送器和管道有良好的接觸及接地;在管道流速與速度分布不符合設(shè)定條件或被測量管段中存留有氣體時，將會產(chǎn)生較大的測量誤差;管道流速過低時，放大和測量與干擾信號相同數(shù)量級的感應(yīng)電勢較為困難，且儀表易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象;供水管道結(jié)垢或磨損改變內(nèi)徑尺寸后，將影響原定的流量值，從而造成測量誤差。如 100mm 口徑儀表內(nèi)徑產(chǎn)生 10%變化，將會帶來約 2%附加誤差;沉淀物附著在測量管道內(nèi)壁或電極上時，將使變送器輸出電勢發(fā)生變化，并帶來測量誤差。當(dāng)電極上污垢物達(dá)到一定厚度后，甚至可能導(dǎo)致儀表無法測量。

 

        因電磁流量計(jì)具有上述局限性，因此在其安裝、調(diào)試和使用、維護(hù)過程中，我們還需要特別加以注意:電磁流量計(jì)應(yīng)盡量選擇安裝于長距離直管段位置，遠(yuǎn)離管道彎頭、閥門等局部阻力件，以避免因管道流速頻繁變化，而造成的測量誤差;電磁流量計(jì)應(yīng)避免安裝在供水管網(wǎng)的高點(diǎn)位置，情況特殊管段前后位置應(yīng)適當(dāng)設(shè)置管道排氣設(shè)施，以減少管段存留氣體的影響;電磁流量計(jì)應(yīng)避免安裝于變壓器、電機(jī)房等易產(chǎn)生較大磁場設(shè)備的附近，以免受到電磁干擾。若必須安裝于此類位置，應(yīng)考慮相應(yīng)的屏蔽措施;電磁流量計(jì)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離加壓泵站、重型車道等有較大振動源位置安裝，若不可避免，應(yīng)采取加固措施來穩(wěn)定儀表附近的管道;電磁流量計(jì)變送器外殼、屏蔽電纜、測量本體及兩端的管道都應(yīng)接地，接地極應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，接地電阻應(yīng)小于 10 歐姆，禁止接到電氣或公共接地網(wǎng)上;在垂直管道上安裝時，被測流體的流向應(yīng)自下而上。在水平管道上安裝時，兩個測量電極不應(yīng)在管道的正上方或正下方位置;應(yīng)確保電磁流量計(jì)上、下游端直管段長度至少分別應(yīng)達(dá)到裝置管道直徑的 5 倍和 2 倍;應(yīng)確保電磁流量計(jì)所處環(huán)境不受積水浸泡和腐蝕性氣體侵害。

 

        即便我們嚴(yán)格按照上述注意事項(xiàng)進(jìn)行電磁流量計(jì)的安裝調(diào)試和維護(hù)管理，也只能說最大程度減少了設(shè)備誤差率的發(fā)生。依據(jù) JJG1033 －2007《電磁流量計(jì)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行條件及狀況，下面將對電磁流量計(jì)測量城市供水管道流量的測量不確定度展開具體分析。

 

3 測量不確定度評定

3.1.1 測量依據(jù):JJG1033 －2007《電磁流量計(jì)》檢定規(guī)程

3. 1. 2 主要測量標(biāo)準(zhǔn)器:0. 5 級的電磁流量計(jì)

3. 1. 3 校準(zhǔn)對象及參數(shù):城市供水管道流量 Q

3. 1. 4 工作原理:在封閉管道中，設(shè)置一個與流動管道相垂直的磁場，通過測量導(dǎo)電的液體在磁場中運(yùn)動所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢推算出流量 Q，即 如下圖 1 為例(        安裝位置應(yīng)置于外界磁場、機(jī)械振動及噪場應(yīng)小到對流量計(jì)測量影響忽略不計(jì))，(C、D 處裝有兩個垂直于管軸的電極)。

        式中，Q—校準(zhǔn)時標(biāo)準(zhǔn)器換算到流量計(jì)處狀態(tài)的累積流量值;

        U—直流式電磁流量計(jì)用來測量流體橫越磁場時所感生的電動勢;

        B—磁場;

        A—管道橫截面積;

        d—管道直徑;

        k—修正系數(shù)，用來修正導(dǎo)出公式時未計(jì)及的因素(如流量計(jì)管道內(nèi)的流速事實(shí)上并不均勻)的影響。在常用的流量計(jì)中，k 約為 0. 8，但對于特定尺寸、用于特定工況的電磁流量計(jì)，則要用容積法(一定時間內(nèi)流過的容積)標(biāo)定 k 值;

        q—校準(zhǔn)時流量計(jì)顯示的累積流量值;即 Q = q。

 

        注:本次實(shí)驗(yàn)中，由于溫度對本次實(shí)驗(yàn)測量各分量影響較小，故可不考慮溫度的影響。

 

3. 2. 1 測量模型

        Q = q

3. 2. 2 方差和傳播系數(shù)

       

          

3. 2. 3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源

        (1)0. 5 級電磁流量計(jì)最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

        (2)流量測量重復(fù)性引入的不確定度分量

 

4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

4. 1 本次校準(zhǔn)使用 0. 5 級的電磁流量計(jì)作為測量標(biāo)準(zhǔn)裝置，均勻分布，則

       

4. 2 測量重復(fù)性引入的不確定度

        本次分析以對某自來水站出水管道上電磁流量計(jì)測量的流量結(jié)果為例，滿管累積流量測量，所測管道內(nèi)徑為600mm。測量 3 組數(shù)據(jù)，每組測量 3 次，每次 10min。僅將每組平均值及處理數(shù)據(jù)錄入表 1。

        由表 1 可知，測量重復(fù)性引起的不確定度Ur2 =Ur(q)r=Smaxi =0.160%

 

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

       

5. 1 測量不確定度的合成與擴(kuò)展

根據(jù) 4. 1、4. 2 計(jì)算的各不確定度分量計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

       

6 擴(kuò)展不確定度的評定

        取擴(kuò)展因子 k =2，則電磁流量計(jì)對城市供水管道流量測量值的擴(kuò)展不確定度:

 

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