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泵站电磁流量计稳定性以及泵站电磁流量计常见问题解决方案流程

时间:2017/09/04来源:未知

  泵站电磁流量计稳定性以及泵站电磁流量计常见问题解决方案流程,夹马口灌区概述和内部管理情况,指出了夹马口泵站电磁流量计的不稳定性问题及造成的后果。并从流量计的工作原理入手,定性地分析了生产实际中发生的不正常现象;从理论计算角度,量化分析了流量计误差率对应的水体含气率,说明了流量计的稳定性对水体含气率十分敏感。通过对比泉杜泵站前池和进水池结构,查找夹马口泵站干扰流量计稳定性的因素,得出了流量计的误差率是随着前池泥沙淤积高度而增大的结论,并提出了相应的处置措施。

泵站电磁流量计稳定性以及泵站电磁流量计常见问题解决方案流程
1、灌区概述:
        运城市夹马口引黄管理局下辖夹马口、小樊、泉杜三个灌区,水源统一由吴王泵站提供。夹马口灌区由夹马口泵站供水,泉杜泵站在夹马口灌区一级干渠23+300处取水供给泉杜灌区,小樊灌区自成体系。1998年以来,管理局对灌区管理体制、经营机制进行了改革和创新,围绕“农民增收、工程发展、职工受益”的“三赢”管理目标,实行“事企”分开。按照“水”的商品属性和流程,实行“泵站生产水、灌区销售水、农户消费水”的市场化运作模式,形成了“模拟法人主体化、独立核算企业化、层层买卖市场化、规范服务公开化”的管理模式。
 
        夹马口干渠站与夹马口泵站、泉杜泵站、支渠、干斗等在内部管理中属于买卖关系,即夹马口泵站生产的“水商品”经插入式电磁流量计批发给夹马口干渠站,干渠站经管道电磁流量计趸售给泉杜泵站,经巴歇尔量水槽趸售给各支渠,经无喉道量水槽趸售给各干斗,***终由干斗、支斗将“水商品”零售给农户。管理局对所辖泵站根据单耗(即单方水耗电量)指标进行奖罚考核,对干渠、支渠按千吨·公里损失(即每千吨水每运行1公里所损失的水量,相对干渠渠道水利用系数更科学,二者间可相互运算转化)指标考核,对斗渠水量全额计费。
 
2、存在的问题:
        2009年夏浇,夹马口泵站与夹马口干渠站水量交接方式由人工流速仪测流变革为插入电磁流量计计量。
 
        流量计投入运行以后,给交接双方管理者的总体印象是稳定性特别差、误差特别大。2010年12月9~10日用流速仪校核的流量为2.0m3/s,而流量计却平均偏大0.533m3/s,造成干渠站千吨·公里损失指标严重亏损。通过对2009年夏浇至2011年春浇年灌溉运行数据进行比较分析,初步摸索出了以下规律:千吨·公里损失指标正常时,干渠站和夹马口泵站双赢;指标浮动时,干渠站持平或亏损,夹马口泵站亏损;指标失实时,干渠站严重亏损,夹马口泵站单耗指标低于理论值范围。
 
        流量计运行的不稳定性完全打破了内部管理平衡,造成管理指标严重失真,严重干扰了内部的正常管理秩序和管理方向。尤其是干渠站因水量无故亏损而受罚,挫伤了职工的积极性和创造性。
 
3、问题剖析:
3.1、流量计工作原理:
        流量计安装于水泵出口的钢制管件上,数字仪表置于调度值班室的仪表柜中;二者间用数据线连接,将流量计的流速信息传输到仪表,并计算、显示相关运行数据。其工作原理是:将泵站压力输水管道的直径参数输入仪表计算出过水断面面积,电磁场扫描通过流量计断面的瞬时流速,仪表据此显示水泵机组的瞬时流量和累计水量值。
 
3.2、问题分析:
        由流量计的工作原理可知:当管道中通过的流体全部为水时,仪表的显示是准确无误的,对应的千吨·公里损失指标正常;当水体中夹杂少量气体时,机组由于气蚀而效率下降,表现为泵站单耗上升、千吨·公里损失指标浮动;当含气量大到一定的程度时,机组由于做功少而单耗下降,对应的千吨·公里损失指标则失实。
 
3.3、误差计算:
        根据经验总结,当水中混有1%空气时,水泵效率下降5%~15%,当混入10%时,水泵就不能工作了。管道中水和气的运行情况是十分复杂的,只能通过纯物理理论来进行粗浅的分析和计算,计算的结果可以说明生产实际中发生的问题,下面以2011年6月22日的运行数据为例计算如下。
 
3.3.1、运行参数:
        夹马口泵站运行机组7台,单机流量1.110m3/s,日提水量737958m3,当日单耗0.275kW·h/m3;干渠站当日千吨·公里损失10.3841m3,按指标7m3核算日亏损40540m3。
 
3.3.2、含气率1%的水量误差:
        a.体积误差。假设水中含气率为1%,则过水断面面积、流量、水量即误差1%。
        b.物理误差。以当日运行的6号管道的平均流量Q=4.439m3/s、?1400管道面积A=1.539m2计算,管道中水平均流速v流量计=2.884m/s。
 
        由牛顿第二定律F=ma=Vρa可知,将压力输水管道中水和气的作用力F和微小颗粒的体积V视为相等,则加速度a的大小由水和气的密度ρ决定,由资料可查得在0.7MPa压力(夹马口泵站扬程为70m)下常温ρ气=8.1837kg/m3、ρ水=1000kg/m3,则a气=a气公式
 
        由匀速直线运动公式vt=v0+at可知,假设水和气经叶轮加压后在水泵出口的起始速度相等且为零,则公式2,由此流量计测得的管道中水平均流速v流量计=2.884=v水×99%+122v水×1%,解得水体实际流速v水=1.305m/s,仅占v流量计的45.25%。
 
        c.合计误差。因45.25%×99%=44.80%,则误差率为55.20%。按2011年6月22日水量折算,多计水量为737958×55.20%=407353m3。
 
3.3.3、以当日亏损水量折算水体含气率:
        折算的误差率为40540/737958=5.49%。由此可知,体积误差很小,可忽略以方便计算,则
        公式3
        设水体含气率为x,则v水(1-x)+v气x=v流量计,即2.726(1-x)+122×2.726x=2.884,解得x=0.00048=0.48‰。
 
3.3.4、结果说明:
        a.在1%含气率的假定下,理论计算的误差率55.20%即为水泵效率的下降值,是经验值5%~15%***大值的近4倍,恰恰证明了泵体和管路中水和气运动状态的复杂性,单单依靠理论计算是不能完全说明清楚的。
        b.以2011年6月22日运行数据算得的水体含气率0.48‰,虽然不是十分准确,但能证明电磁流量计的稳定性对水体含气率十分敏感。
 
4、干扰因素:
4. 1、进水池拦污栅:
        从实际运行效果来看,泉杜泵站安装的管道电磁流量计的稳定性远远好于夹马口泵站的插入式电磁流量计。
 
        泉杜泵站前池结构按设计对称布置,且设有隔墩;夹马口泵站经 1998 年增容改造,前池基于原开放结构在右侧增加了两台机组,非对称布置,因此泉杜泵站前池及进水池水的流态要好于夹马口泵站。根本的区别在于拦污栅的布置。泉杜泵站在取水口和前池进口设有两道拦污栅,对进水池水的流态没有干扰;夹马口泵站原设有进水闸、前池进口和水泵进口(管口焊有铁箅子)三道拦污栅,2000 年在进水闸安装了捞污机,取消了前池和水泵进口的拦污栅,增设了进水池拦污栅(见下图),其结构虽优于原铁箅子拦污,但严重扰乱了进水池中水的流态,使水体含气率急剧上升,进而影响水泵的效率和流量计的稳定性。具体的因素有以下两点:
夹马口泵站进水池结构图 (单位尺寸:cm; 高程:m)
a. 栅前污物堵塞,减小了进水池过水断面面积,流水不畅,进水池中易进气;污物量与进气量成正增长关系。
 
b. 栅前污物堵塞,造成栅前泥沙淤积逐年上升,
        目前已达 4m 高,人为将进水池变为集水井;当淤积达到一定高度时,进水池的进水量满足不了水泵抽水量时,机组便不能正常运行;栅前淤积高度与进气量成正增长关系。
4. 2 前池泥沙淤积
        由于进水池拦污栅人为抬高了前池的泥沙淤积,因此在机组轮换时,尤其是在轮换不同管路中的机组时,水流要改道形成新的冲沟,流态紊乱造成水体含气率突增,流量计的稳定性即刻改变;流量愈大整流时间愈短,流量愈小流量计恢复得愈慢。
4. 3 机组的运行工况
        机组的进气量同样会影响流量计的稳定性,因此要对机组及时进行维护和保养,避免水泵效率下滑和失稳。

泵站电磁流量计应用分析:

 1、前言:
  近年来,随着国内供水行业自动化技术水平不断提高以及贸易结算计量的要求,电磁流量计得到了越来越普遍的应用和推广,特别是在上海供水行业中RTLDE型电磁流量计应用已经得到了广泛的认可。
2 、基本原理:
  根据法拉第电磁感应定律,即导电液体在磁场中切割磁力线运动时,导体中产生感应电势(见图1),其感应电势的大小与磁感应强度、流体做切割磁力线强度等因素成正比。
图1 感应电势产生原理图
图1 感应电势产生原理图
电势由下式给出:
E=K×B×V×D
式中:E——感应电压;
K——仪表常数;
B——磁感应强度;
V——平均流速;
D——测量管内直径。

  流量流体时,流体流过垂直于流动方向的磁场,导电性液体的流动感应出一个与平均流速或单位体积流量成正比的电压,因此只要被测的流体具有较低限度的电导率,其感应电压信号通过两个与液体直接接触的电极检出,并通过电缆传送到放大器,然后,转换成统一的输出信号。
3、主要技术特点和使用安装要求:
3.1、电磁流量计的主要技术特点:
① 由于测量结果与液体的压力、温度、电导率等物理参数无关,所以测量度高、工作可靠。
② 测量管内无阻流件,因此无附加压力损失,即对自来水测量无附加水头损失。
③ 只有管道和电极与被测液体接触,因此,只要合理选择电极材料,即可达到耐腐蚀、耐磨损的要求。具有使用寿命长,维护要求低的特点。
④ 可以测定正、反方向流体的流量。
⑤ 输出信号方式比较灵活。有脉冲、电流、频率等方式。
3.2 电磁流量计的使用和安装要求
① 电磁流量计的上游管道至少有5倍管径长度的直管段,它的下游至少有3倍管径长度的直管段。在条件允许的情况下,放宽流量计前置直管道长度在10倍管径以上。
② 在电磁流量计的安装中,传感器接地环要可靠地接地,接地电阻要不大于l OΩ。
③ 要在使用环境的选择中注意避免外部的电磁干扰,特别是避免工频电磁场的干扰。
④ 对流量计上游管道中在前置距离外安装阀门,特别是蝶阀或直角弯管等严重影响流态特性的场合,***好在流量计上游5~10倍管径的直管内安装整流器,以达到稳定水流流态,提高计量准确度的目的。

4、电磁流且计在供水行业安装配置及使用情况:
目前在上海各区域自来水企业中所普遍采用的水处理工艺原理流程框图见图2。
图2 水工艺处理流程
图2 水工艺处理流程
基于电磁流量计的测量原理及测量特点,目前已成为供水行业广泛应用的产品。从1989年使用台电磁流量计以来,到目前为止,上海市自来水企业使用了江苏的电磁流量计总计400余台,直径从DN15~DN3000不等,主要用于水厂原水的贸易计量、加矾计量、反冲洗水量计量、出水泵房单管计量、厂用水计量以及出厂水总管贸易计量。还有区域企业的管网连接边界用于相互馈水的贸易计量。由于水质腐蚀性和磨损性都不强,除了原水选用刮刀式电极和加矾计量选用白金电极外,一般选用橡胶衬里和不锈钢电极即达到测量要求。

泵站电磁流量计小问题详解:
  红水泵站#4流量计为EH企业出产的电磁流量计,型号为Promag 53W。10月24日上午9时多,红水泵站运行人员发现#4流量计无显示后,遂报告维修一班班长。班长派人检查发现#4流量计出现TOL..COIL CURR故障,故障代码321,流量计说明书说明原因为传感器线圈电流超限。供水处检修人员按照流量计说明书引导进行了检查.原判断原因为线圈至现场传感器电缆断路导致。后几经查找,发现泵室外线圈电缆出线端进入地埋穿线管处有老鼠啃咬的迹象,并且此处电缆已断路。后重新接好电缆后,流量计仪表仍显示故障。
  后咨询流量计厂家,并说明现象及处理经过,***终判断因老鼠啃咬导致线圈电缆带电接地,导致现场传感器线圈烧损。
 
  由于传感器与测量段管路是一体的,无法单独更换传感器,且线圈是缠绕电磁圆管路内部的,无法修复,需将传感器与测量段管路整体更换。
 
1、 传感器励磁线圈断路切断电源检查线圈电阻(检查结果:220κΩ,正常值应为200Ω)。
 
2、 传感器与二次仪表(二次仪表正常)连接无正常显示。
 
5、结论:
        a. 前池泥沙淤积高度影响着进水池中水的流态,决定着水体含气率,进而干扰了流量计的稳定性,并且流量计的误差率是随前池泥沙淤积高度而增大的,这个因素是根本性、持续性和长期性的;机组轮换和维护因素具有一定的时效性,排除了则无影响。
        b. 基于夹马口泵站进水池目前的结构,一个周期内,前池泥沙淤积高度保持不变,流量计相对是稳定的;小流量运行,前池淤积上升,流量计误差增大,大流量时则相对减小。前池淤积高度总体是抬升趋势,因此应定期用流速仪对流量计进行校核,或通过实际运行数据调整流量计仪表系数,保持内部管理和水量交接的平衡和稳定。
        c. 拆除进水池拦污栅是根本措施,为了保证拦污效果,可增设前池进口拦污栅。

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