容積法校驗出廠高壓電磁流量計的應用探討

摘要：出廠流量計計量準確度關係到供（gòng）水企業的產銷差等各項經濟類考核指標（biāo），對其計量精度和運（yùn）行可（kě）靠（kào）性定期評估（gū）非常必要。實踐證明，容積法校驗出廠高壓電磁流量（liàng）計的方法可行。容積法中吸水井和清水池（chí）的水量變化對*終結果影響（xiǎng）*大，該方法的核心是液位的準確（què）測（cè）量，建議在測（cè）量（liàng）點現場（chǎng）讀數。測量（liàng）中，水（shuǐ）量調節應緩慢進（jìn）行，避免構築（zhù）物內液麵波動過大造成液位（wèi）讀數存在較大偏差。某**速測量時（shí）間宜（yí）盡可能長，以收集較長穩定時間（jiān）段數據，使測量結果更準（zhǔn）確更具（jù）說服力。
1 基本情（qíng）況
目前，各水廠出廠計量普遍采用高壓電磁流量計，但隨著時（shí）間推移（yí）和運行工況改變，可能會造成流量計的穩（wěn）定性和準確度（dù）下降，進而關（guān）係到各項考（kǎo）核指標如產（chǎn）銷差等的計算結果。由於在線使用的高壓電磁流量計（jì）拆裝（zhuāng）困難，對流（liú）量計的在線校準，以及計量管理水平有著十分重要的意（yì）義（yì）。《高壓電磁流量計在線校準要求》(CJ/T 364-2011)(下（xià）文簡稱“標準”)提供了標準（zhǔn）表法和電參數法兩種在線校準方法，要求複校時間間隔不宜超過 2 年，具體由（yóu）被校（xiào）單位根據（jù）實際（jì）使用情況確定。
2 需解決的問題（tí）
對所在城市的水廠出廠流量計進（jìn）行（háng）檢驗工作，由（yóu）於不具備超聲波流（liú）量計使用條件(缺（quē）少校驗井或無滿足條件的裸（luǒ）露管段)，且超聲波流量計的準確（què）度比電磁流量計低，嚴格說來不符合計量量值傳（chuán）遞的規則，因此，日常采用電參數法。當電參數法傳（chuán）感器各參數正常時，轉換器（qì）的準確度在±0. 5%以內，但（dàn）因其僅為性能（néng）測試，校驗結果不夠直觀，流量計的數（shù）據準確度無法獲知。對於安裝在（zài）出廠管段處的流量計，可以利用水廠構築物(主要是清水池和吸（xī）水井)作為測量容器，即容積（jī）法進行測定，該（gāi）方法在深圳（zhèn）水務集團下屬水廠也曾嚐試。根據這一原理，結合水廠現場（chǎng）實際（jì），製定了（le）詳細的方案並進行實施。
3 方案製定與實施
3．1 總體思路
利用水廠的構築物作為測量容（róng）器，測量構築（zhù）物內水位（wèi）在一定時間範圍內的變化高度，以（yǐ）此來計（jì）算構（gòu）築物內水量的變化體積（jī），將此（cǐ）結果與相（xiàng）同時間段內電磁流量計的累計流量相比較，從而確定電磁流量計的計量性能。本次實施過程中，兼顧了不同的流速區間。
從原理上，這是一種*基本*直觀可（kě）靠的檢測方法，實施期間需依托生產（chǎn）係統（tǒng），其檢測時間盡（jìn）量避開供水早、晚高峰，確保（bǎo）不影響安全（quán）供水。
該方法（fǎ）供水範（fàn）圍相對較小，對全市供水影響不大，出（chū）廠流量計隻有 1 個，由測量條件相對較簡單（dān）的 A 水（shuǐ）廠進行，積累實際經驗後，在適當的條件下進行其（qí）他水廠的出廠（chǎng）流量計校驗（yàn）工作。影響該方法精度的因素很多，測量過程中人員的配合、竣工圖尺寸與實際存有的誤差、水廠可能存在少量的漏水現象，特（tè）別是排空閥的泄露等，為此，測量前需周密計劃，精心實施，避免不必要的誤差。
3．2 計算方案
A 水廠淨（jìng）水工藝為“混凝-沉（chén）澱-過濾-臭氧活性炭-消毒”，構築物有平（píng）流沉澱池、普通砂濾（lǜ）池(包括反（fǎn）衝洗（xǐ）集水井)、提升（shēng）泵房、臭氧接觸池（chí）、活性炭濾池、吸水井和（hé）清水池（chí）。為（wéi）使正常生產與（yǔ）校驗狀（zhuàng）態間的切換安（ān）全快速，測量過程前後閥（fá）門（mén）的啟閉動作應盡可（kě）能少，尤其是手動閥門。為此，在（zài）測量過程中，清水池前閥門（mén）不動作，確保原水不進入常規處理後，關停提升泵。參照這一思路（lù），涉及水位有變化的構築物(甚至包括管道內有無流量（liàng）體積的變化)都需進行分析計算，計算工作量較多。另外，在測（cè）量過程中，隨著水位的下降，每一構築（zhù）物的平麵尺（chǐ）寸會有不同程度的變化（huà），為（wéi）減少誤差，這些因（yīn）素都需納入計算方（fāng）案中。
例如，本次對砂濾池的計算，就考慮到洗砂排水槽的影響，根據其構造，分成了 4 個高差範圍（wéi）進行計算;提升（shēng）泵吸水室體積變化的計算中扣除了泵筒所占體積部分;對清水池和（hé）吸（xī）水井的麵積，對照竣工圖紙減去（qù）了導流牆、梁、柱等所占的麵積，另外也考慮了人（rén）孔、溢（yì）流井等。
3．3 準備工作
測（cè）量前完成（chéng）以（yǐ）下（xià）準備工作，以減少測量過程帶來的誤差。檢查廠（chǎng）內閥門特別是砂（shā）濾池和（hé）炭濾池出水閥門的關（guān）閉嚴密度，對有漏失閥門的濾池提（tí）前停用濾（lǜ）空或在測量過程中重（chóng）點監控;根據計算方案，準備（bèi）好相應套（tào）數（shù）液（yè）位簡（jiǎn）易（yì）測量（liàng）裝置，供校（xiào）核液位儀使用，分別安裝於（yú）清水池、吸水井、炭濾池（chí）出（chū）水渠、沉澱池出水集水渠等（děng）處;準備各點上的測（cè）量記（jì）錄（lù）表格;根據工作量大小安（ān）排各個測量點上的工作人員（yuán），配備足夠數量對講機，統一校對時間;複核閥門(尤其是超（chāo）越管)狀態，抽空窨井存水便於操作;供水調度中心（xīn）及其（qí）他水廠做好水量調（diào）整準（zhǔn）備。
3．4 校驗實施
根據（jù）整體方案的部（bù）署，A 水廠對其出廠管上的 1 個高壓電磁流量計進行容積法校驗（yàn），具體實施步驟如下。
*先，將（jiāng）水廠（chǎng）清水池調至高水位，所在（zài）城市的其他水廠也（yě）相應放高清水池水位（wèi）以防意外;測量前 1 h 降低水（shuǐ）廠出水負荷;關閉水廠沉澱池進水閥，將沉澱池液位降至出水（shuǐ）槽以下;關閉自（zì）用水，關閉加礬泵，關閉（bì）加氯水射（shè）器（qì）增壓泵，關閉臭氧發生器，停尾水生產;停提升（shēng）泵，關閉砂（shā）濾池和炭濾池相應的進出水閥門（mén）;上述工作及人員到（dào）位後，待各測量點的液位波動緩慢穩定時（shí），現場指揮宣布開始測量，各個測量（liàng）點（diǎn）工作人員記錄初（chū）始水位 H 1 ，電磁流量計初（chū）始值 Q 1 和起始時刻 t 1 ;每隔 3 min 進行一次測量數據的記錄;測量（liàng）期間逐步增大流量，再逐步回調流量;現場指揮宣布（bù）測量結束，*後一次記錄各點測量數據（jù）;A 水廠恢（huī）複（fù）生產，恢（huī）複正常調度。此後，搜集、匯（huì）總各類記錄數據，進行（háng）後續的統計分析工作。
4 結果分析探討
A 水廠出廠電（diàn）磁流量計的校驗測量從 2017 年 4 月 11 日 13 ∶35 開始（shǐ）至 15 ∶08 結束，統計總體偏差為－3. 13%，因構（gòu）築物容積的計算依據圖紙，其與實際（jì）尺寸可能存在差異，此外，計算過程中沒有考（kǎo）慮粉刷層厚度、蒸發量（liàng）的影響等，該偏差值在可接受範圍內。此次統計中的（de）偏差 =(電磁流量（liàng）計讀（dú）數（shù） － 總體積變化（huà）) /總體積變化 ×100，結果若為負（fù）則表示出廠流量計計量小於實際出水（shuǐ）量，為正，則反之（zhī）。測（cè）量中的幾點體會探討如下。
4．1 各構築物水量變（biàn）化對（duì）結果的影響（xiǎng）
據統計，各構築物的水（shuǐ）量占比如（rú）表 1 所示。

表 1 的統計結果表（biǎo）明，在測量（liàng）過（guò）程中，沉澱池、砂濾池等部（bù）分水量流入提升泵房，因此，在測（cè）量過程中對於水位有可能上升的測量點，要注意觀察其水位上升（shēng）不能超過（guò）堰（yàn）口，造（zào）成水量統計失誤。由於清水池前閥門（mén）沒有關（guān）閉，吸水井、清水池有少量水通過管道流入前工藝構築物。此外，本次（cì）的測量結果也表明，容積法校驗電磁流量計中需（xū）要重（chóng）點關注並準確測量的是吸水井和清水池的水量變化。
4．2 液位儀與人工標尺間的差異（yì）
液位的測量是整個容積法校驗的重點，其準（zhǔn）確度直接關乎計量結果。由（yóu）於液位儀信號非數字傳輸，在測量過程中安裝了人工標尺這（zhè）一液位簡易測量裝置，供（gòng）校核液位儀使用。將測量的累計液位差同液位儀(中控（kòng）、現場)測得數據進行比較，如圖 1 所示。

由圖 1 可知，人工標尺測得的液位（wèi）差值與現場液位儀基本吻合，其變化一致（zhì），但中控液位儀顯示的（de）數據呈現一定的滯（zhì）後性，這同信號的傳（chuán）輸距（jù）離與解析方（fāng）式（shì）相關。在日後的測（cè）量過程（chéng）中，對於吸水井和清水池這些對測量結果影響較大的地方，需進行人工標尺讀數，或對儀表校驗後進行（háng）現場讀數記錄。
4．3 清水池測（cè）量點的選擇
由於清水池麵積（jī）較大，在（zài）測量過程中，在清水池的初段、中段、末（mò）端與溢流井共 4 處安裝了相應的液位測量裝置。對這 4 處數據進行統計發現，雖然其絕對值存在（zài）差異，但累計液位（wèi）差完全吻合，這表明某一點基本（běn）能反應清水（shuǐ）池的液位變化，後續測量工作可隻（zhī）選取一個點位。
4．4 不同（tóng）流速區間偏差
本次測量兼（jiān）顧了不同的（de）流速區（qū）間，在不同流速(0. 30、0. 42、0. 58、0. 84、0. 98、1. 40 m/s)區間（jiān）的偏差分別是 －3. 65%、－5. 35%、－4. 24%、－3. 95%、－3. 35%、－1. 62%，如圖 2 所示。

圖 2 的結果顯示，容積（jī）法校驗電磁流量（liàng）計（jì）累計偏差開（kāi）始階段不穩（wěn）定（dìng），後期（qī）趨於（yú）穩定，在 －3. 0%附近。這是測量中不可避免存在某幾個時刻(特別出廠水流量改變時)某些測量點（diǎn）液位（wèi）波動較大，導致記（jì）錄數值與真實情況存有較大差（chà）異，一開始累計出水總量較少（shǎo），偏差會相對放大，在後期累計水量大，這一原因導致的偏差減少，偏差（chà）值也趨於穩定。
另（lìng）外，不同流速下，容（róng）積法計算值與電磁流量計測量值間偏差不同，同**速不同（tóng）間隔區間統計的偏差不完全（quán）接近，這可能是某**速區間測量時段隻有 20～30 min，沒有足夠長的穩定時間導致（zhì）的。在這一期間，構（gòu）築物內（nèi）液位變化不大，如果讀數存在微小偏差，計算的（de）相對偏大就會較大。在今後工作中，可以隻選取2～3 個流速區間，每個流速（sù）區間時間盡可能長，以收集較（jiào）長的穩定時間段數據，使統計的偏差數據更具說服力。
4．5 同清水池容積法的比較
一般采用容積法校驗出廠流（liú）量（liàng）計計（jì）算的都是清（qīng）水池（chí）和吸水（shuǐ）井容積，即清水池容積法。需要關閉清（qīng）水池前閥門，為檢（jiǎn）驗閥門的閉合度，還需等待一段時間(至少 10 min)，觀察清水池液位變化情況，如出現升高或降低，還需重新檢查直至穩（wěn）定。在這一過程中，對於隻有一根出（chū）廠管道的水廠，還會涉及到清水泵房水泵的關停動作（zuò）。
本文所采用的容積法，同清水池容積法比較，準備工作和測量過程一樣都（dōu）需要動用較多的人力物力，雖然較後者計算工作量（liàng）增加（jiā）很多，但校驗過程（chéng）中動作較少，尤其是閥門的（de）啟閉操作;另外（wài），如（rú）水廠工藝不變化（huà），構築物（wù）無新建（jiàn）、改擴建等情況，後續的（de）校驗中可以一直沿用該計算方（fāng）案。
5 結語
實踐證明（míng），容積法校驗出廠（chǎng）高壓電磁流量計的方法可（kě）行。
在該方（fāng）法（fǎ）中，吸水井和清水池的水量變化對*終結果影響*大，務必（bì）力求準確，為盡可（kě）能減少絕對誤差，*好在竣工時，用高精度鋼尺實測（cè）其數據，留作日後測試用（yòng）;液位測量是容積（jī）法的核心，其準確度直接關乎*後的計量結果，建議在測量點現場讀數，如果有液（yè）位儀，測量前需校正;測量過程中（zhōng）避免水量突變（biàn）造成構築物內液麵波動較大，影（yǐng）響（xiǎng）測量讀數;一（yī）般水量緩慢調節時，清水池內初段、中（zhōng）段、末端的液位（wèi）變化基（jī）本一致，其測量點的選取可根據（jù）實際安裝條件選（xuǎn）取一點即可;某**速測量時間宜（yí）盡可能（néng）長，這樣在同**速下，可搜集到較（jiào）長的穩定（dìng）時間段數（shù）據（jù），統計分析結果更準確更有說服力。此（cǐ）外，在容積法實施過程中（zhōng），對於水位有可（kě）能上升的地方，要注意觀察其水位（wèi）上升不能超過堰口（kǒu），造成水量統計失誤;需密切關注清水池水（shuǐ）位變化情況，確保其在測（cè）量結束（shù）後不因水位（wèi）過低而（ér）影響正產生產。
用容積法校驗出廠電（diàn）磁流量計，初次進行時方案製定與計算工作量（liàng）較大，測量過程需（xū）動用（yòng）較多的人力物（wù）力，但經實踐積累一（yī）定經（jīng）驗後，在日後的複校工（gōng）作中將會較好開展，且其曆次校驗結果具有相當直（zhí）觀可靠的對比意義。

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