摘要：供水系統(tǒng)中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對于水流量的準(zhǔn)確測量，需要用到流量計(jì)，流量計(jì)依照測量原理可以分為力學(xué)原理（差壓式、轉(zhuǎn)子式），電學(xué)原理（電磁式、差動(dòng)電容式、電感式），聲學(xué)（超聲波），供水系統(tǒng)中紅常用的是電學(xué)原理中的電磁流量計(jì)，其本身的計(jì)量結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確可靠，操作簡單，也不會(huì)受到溫度、電導(dǎo)率等因素的干擾。文章分析了電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)以及要求，明確了電磁流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的事項(xiàng)，并就其在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。
將電磁流量計(jì)應(yīng)用于供水系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對供水流量的精準(zhǔn)計(jì)量，為供水以及水資源分配提供參考和借鑒。電磁流量計(jì)的使用需要計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的配合，做好對流量計(jì)信號(hào)的自動(dòng)采集、轉(zhuǎn)換和分析，然后運(yùn)用專業(yè)的軟件進(jìn)行精que模擬，幫助工作人員分析供水系統(tǒng)中流量的變化情況。對比常規(guī)流量計(jì)，電磁流量計(jì)的操作簡單，不需要進(jìn)行人工識(shí)別，而且結(jié)果的精que度更高。
1 電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和原理
電磁流量計(jì)是一種對流體流量進(jìn)行測量的儀表，主要是利用電磁感應(yīng)原理，依照導(dǎo)電爐體在通過外加磁場時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢，完成流量測量。電磁流量計(jì)的主要結(jié)構(gòu)包括：①磁路系統(tǒng)。產(chǎn)生直流或交流磁場，直流磁路可以借助永久磁鐵實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，不容易受到交流磁場的干擾，不過會(huì)導(dǎo)致通過測量導(dǎo)管的電解質(zhì)液體極化，繼而引發(fā)電極極化的問題，增大兩個(gè)電極間的內(nèi)阻，影響儀表的正常工作。因此多數(shù)情況下電磁流量計(jì)都是采用的交流磁場，由 50 Hz 工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生。②測量導(dǎo)管。測量導(dǎo)管的材料應(yīng)該具備一定強(qiáng)度，使用低導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率的材料，如玻璃鋼、不銹鋼、高強(qiáng)塑料等。③電極。電極的作用是引出相應(yīng)的感應(yīng)電勢信號(hào)，信號(hào)與被測量流量成正比。電極安裝在管道垂直方向，可以避免沉淀物堆積影響測量精度。④轉(zhuǎn)換器。液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢信號(hào)極其微弱，容易受到各種干擾因素的影響，轉(zhuǎn)換器可以將信號(hào)放大并且轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也可以對干擾信號(hào)進(jìn)行抑制。
電磁流量計(jì)本身利用了電磁感應(yīng)定律，將流體當(dāng)成一種特殊導(dǎo)體，經(jīng)過磁力線時(shí)對磁場進(jìn)行切割，產(chǎn)生了電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算公式為：
E=K×V×B×D （1）
式中：E 為感應(yīng)電動(dòng)勢，K 為儀表常數(shù)，V 為流體平均流速，B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度，D 為測量管內(nèi)直徑。流體流動(dòng)的方向與磁場垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢和平均流速又或者單位體積電壓成正比，儀器可以測量感應(yīng)電壓信號(hào)，放大處理后轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一輸出信號(hào)。
2 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)和要求分析
電磁流量計(jì)的特點(diǎn)體現(xiàn)在幾個(gè)方面：①測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，不會(huì)受到注入溫度、壓力、流體密度等因素的影響；②測量管內(nèi)沒有設(shè)置任何會(huì)阻礙流動(dòng)的部件，而且無壓損，在流體測量方面有著良好的適應(yīng)性；③轉(zhuǎn)換器使用了新的勵(lì)磁方式，功耗較低而且零點(diǎn)穩(wěn)定，可以與傳感器一同設(shè)置，也可以分離設(shè)置；④流量計(jì)采用了雙向測量系統(tǒng)，設(shè)置有正向總量、反向總量和差值總量，可以將正向和反向流量顯示出來；⑤感應(yīng)電壓信號(hào)可以在磁場空間內(nèi)形成，數(shù)值為管道截面上的平均值，因此傳感器對于直管段的要求較高，長度只需要達(dá)到管道直徑的 5 倍即可。
在對電磁流量計(jì)進(jìn)行安裝使用時(shí)，需要明確幾個(gè)核心要求：①上、下游管道必須滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)：上游管道直段管超過管道直徑 5 倍，下游管道直段管超過管道直徑 3 倍，如果遇到特殊工作環(huán)境，這個(gè)長度還應(yīng)該增加；②必做好接地電阻的嚴(yán)格控制，要求數(shù)值不能超過 4 Ω，并且為單好地，不允許與其他設(shè)備的地網(wǎng)鏈接，必要時(shí)要做等電位；③需要對電磁流量計(jì)的安裝位置進(jìn)行合理選擇，盡可能避開周邊存在電磁場的情況，以免測量結(jié)果受到干擾；④需要在電
磁流量計(jì)下游管道上安裝相應(yīng)的閥門，避免管道內(nèi)部擾流，尤其是直角彎管和蝶閥位置，更應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的整流器，以起到穩(wěn)定水流的作用，保障計(jì)量結(jié)果的精que性。
3 電磁流量計(jì)的應(yīng)用注意事項(xiàng)
供水系統(tǒng)本身的規(guī)模巨大，所處的環(huán)境復(fù)雜多變，要求電磁流量計(jì)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，因此在實(shí)際使用過程中，應(yīng)該對需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行明確。
（1）電磁流量計(jì)本身對于直段管有著較高的要求，一些老舊供水系統(tǒng)并不具備安裝條件，即便強(qiáng)行安裝，也無法保障測量的穩(wěn)定性和可靠性。對此，在條件允許的情況下，可以通過在適當(dāng)位置設(shè)置整流管的方式，對流體的流態(tài)特性進(jìn)行改善，以保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
（2）如果被測水流的流速過低，則測量精度同樣會(huì)受到影響，這一段在供水系統(tǒng)管網(wǎng)的末端尤其明顯。因此，在使用電磁流量計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量將邊界兩側(cè)的閥門保持開啟狀態(tài)。
（3）必須保障傳感器表面的干凈整潔，避免沾染污泥。在針對電極進(jìn)行選擇和使用時(shí)，可以采用刮刀式電極或者采用帶有超聲波清洗模塊的電極，制定切實(shí)可行的維護(hù)計(jì)劃，盡可能減少干擾因素，保障電極的穩(wěn)定性，確保其能夠正常使用。
（4）電磁流量計(jì)入口管道需要保持暢通，不能有堆積物的存在，因?yàn)槎逊e物會(huì)直接影響流態(tài)特性，引發(fā)結(jié)果誤差過大的問題。供水系統(tǒng)管理部門應(yīng)該安排人員定期做好管道清理工作。
（5）電磁流量計(jì)通常都會(huì)設(shè)置在相對空曠的地段，在雷雨天氣時(shí)容易遭到雷擊破壞，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)整個(gè)模塊都被擊穿的情況。從保障安全、減少損失的角度，在電磁流量計(jì)安裝使用時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)的防雷措施，如加裝避雷針、設(shè)置防雷地網(wǎng)等。
（6）電磁流量計(jì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要有電源作為支撐，如果其安裝在室外，電源的連接是一大難題，一旦發(fā)生電源斷電的情況，電磁流量計(jì)就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失的情況，斷電后水量的計(jì)量會(huì)變得十分繁瑣，還需要與用戶進(jìn)行溝通。想要解決這一問題，除了設(shè)置多重電源、增加電源保護(hù)等措施外，技術(shù)人員還應(yīng)該加強(qiáng)對電磁流量計(jì)的研究和改良，通過自帶電源的方式來對上述問題進(jìn)行解決。
（7）應(yīng)該依照具體的測量要求，確定電磁流量計(jì)的精度等級(jí)，降低使用成本。例如，如果是用于貿(mào)易結(jié)算，應(yīng)該選擇 0.3 級(jí)、0.5 級(jí)等較高的精度等級(jí)，如果是用于過程控制，可以選擇 1.0 級(jí)等較低的精度等級(jí)。
（8）在測量一般介質(zhì)時(shí)，電磁流量計(jì)的滿度測量可以在介質(zhì)流速 0.3~12 m/s 的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，可供選擇的范圍較大。儀表的規(guī)格不一定必須與管道口徑相同，而且應(yīng)該看測量流量范圍是否在流速范圍內(nèi)。如果管道流速偏低，無法滿足電磁流量計(jì)的工作要求，測量結(jié)果的精度會(huì)受到影響，需要適當(dāng)縮小儀表口徑，提高管道流速。
4 電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
4.1 做好校驗(yàn)工作
在對電磁流量計(jì)進(jìn)行安裝使用前，需要先做好相應(yīng)的校驗(yàn)工作，確保電磁流量計(jì)不會(huì)出現(xiàn)帶病工作的情況。事實(shí)上，電磁流量計(jì)在出廠環(huán)節(jié)，就已經(jīng)過校驗(yàn)，不過考慮供水系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，干擾因素較多，不同區(qū)域有著不同的外部環(huán)境，會(huì)對電磁流量計(jì)的運(yùn)行產(chǎn)生不同影響。安裝完成后，電磁流量計(jì)的元器件會(huì)受到各種因素的影響，可能出現(xiàn)異常。因此，在shou次使用前，通常都需要做好電磁流量計(jì)的現(xiàn)場校驗(yàn)工作。電磁流量計(jì)安裝在供水管道內(nèi)部，拆卸難度大，校驗(yàn)環(huán)節(jié)采用的多是在線校驗(yàn)的方式，校驗(yàn)內(nèi)容包括幾點(diǎn)：
①測試勵(lì)磁線圈電阻，確保在環(huán)境溫度相同的情況下，電阻測試值能夠與出廠值保持一致；②測試勵(lì)磁線圈的絕緣性，要求絕緣電阻數(shù)值不能低于 20 Ω；③測試傳感器電極對地電阻，若數(shù)值波動(dòng)較大，需要多次測試取穩(wěn)定值，確保在充放電時(shí)兩級(jí)電阻值能夠接近；
④在針對轉(zhuǎn)換器勵(lì)磁電流進(jìn)行測試時(shí)，應(yīng)該對轉(zhuǎn)換器的電流值和輸出值進(jìn)行觀察，確保誤差在 0.25 mA 以內(nèi)；⑤需要對轉(zhuǎn)換器頻率以及模擬量輸出進(jìn)行測試，確保#大線性誤差不超過 0.5%。
4.2 優(yōu)化具體應(yīng)用
電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面。
4.2.1 區(qū)域計(jì)量
電磁流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中有著巨大的優(yōu)越性，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，而且運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，可以對正向和反向的水流流量進(jìn)行測量。供水企業(yè)能夠借助電磁流量計(jì)，對供水區(qū)域內(nèi)的水流量進(jìn)行全面分析，結(jié)合數(shù)據(jù)分析確定水資源的損失和回收利用情況。同時(shí)，應(yīng)該對照具體的數(shù)據(jù)信息，對區(qū)域內(nèi)的水資源進(jìn)行合理分配，在滿足實(shí)際用水需求的同時(shí)，做好水資源的優(yōu)化配置。另外，從保障供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的角度，可以將電磁流量計(jì)與壓力測量系統(tǒng)結(jié)合起來，通過流量、壓力的分析，及時(shí)找出供水系統(tǒng)中存在的異常，及時(shí)安排專人進(jìn)行檢修。例如，在某市供水系統(tǒng)中，部分管材使用的是 DN600 和 DN800 材料，流量較大，部分區(qū)域存在有輕微的漏損問題，需要使用靈敏度較高的電磁流量計(jì)，確保其具備較寬的測量范圍，以此來保障測量的效果。
4.2.2 生產(chǎn)水量計(jì)量
在水廠生產(chǎn)水量計(jì)量中，電磁流量計(jì)有著廣泛的應(yīng)用，能夠保證水量配置和調(diào)度工作的實(shí)施效果，也可以為生產(chǎn)管理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，輔助工作人員準(zhǔn)確計(jì)量電耗、藥物消耗等，控制好凈水成本。另外，供水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，還容易出現(xiàn)相應(yīng)的故障和問題，引發(fā)計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確的情況，在合理使用電磁流量計(jì)的情況下，工作人員可以及時(shí)掌握機(jī)組運(yùn)行的異常情況，了解上水管路是否存在有爆管問題。電磁流量計(jì)能夠?yàn)槭姓芫W(wǎng)調(diào)度提供可供參考的數(shù)據(jù)信息，可以與出水長壓力共同工作，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供參考數(shù)據(jù)。電磁流量計(jì)在實(shí)際使用中，具有穩(wěn)定性好，測量精度高等優(yōu)勢，不過也存在一定的不足，可以使用同等精度等級(jí)的超聲波流量計(jì)作為校核工作，控制好誤差的范圍。
4.2.3 水表結(jié)算
對于供水企業(yè)而言，水表結(jié)算是結(jié)算工作的一個(gè)重要依據(jù)，以往的結(jié)算都是以普通的機(jī)械式水平為參照，但是在新的發(fā)展形勢下，機(jī)械式水表已經(jīng)無法很好地適應(yīng)供水企業(yè)的發(fā)展需求，因?yàn)槠湓谑褂玫倪^程中，容易出現(xiàn)卡表、停表的問題，給結(jié)算工作帶來不必要的麻煩。另外，部分水表安裝的位置比較偏僻，工作人員在對水表顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看時(shí)，存在一定難度。電磁流量計(jì)采用的是實(shí)時(shí)計(jì)量的方式，其能夠?qū)y量得到的數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸?shù)较鄳?yīng)的系統(tǒng)中，對機(jī)械式水表存在的問題進(jìn)行改善。數(shù)據(jù)在傳輸過程中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)文檔，能夠?qū)┧到y(tǒng)中的異常信息進(jìn)行展示，發(fā)出警示信息，有助于提升結(jié)算工作的效率和效果。
4.3 加強(qiáng)日常維護(hù)
電磁流量計(jì)本身有著較高的穩(wěn)定性，在日常維護(hù)中，只需要做好電磁流量計(jì)的外觀檢查，確認(rèn)周圍環(huán)境是否存在異常，對塵垢進(jìn)行清掃，避免水和其他物質(zhì)進(jìn)入到設(shè)備中。應(yīng)該對接線情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)儀表附近是否存在有新裝強(qiáng)電磁場設(shè)備或者電線橫跨儀表。如果測量介質(zhì)容易污染電極，又或者測量管壁內(nèi)存在有沉淀、結(jié)構(gòu)的問題，應(yīng)該定期做好清理工作。對于環(huán)境方面存在的問題，如電磁干擾等，需要采取有效的措施進(jìn)行處理，例如，管道雜散電流干擾可以通過設(shè)置單好接保護(hù)的方式處理，當(dāng)然，如果雜散電流較強(qiáng)，還需要采取另外的措施，如設(shè)置流量傳感器，做好管道絕緣等。對于空間電磁干擾，可以采用單層或者多層屏蔽的方式，加強(qiáng)保護(hù)工作。
5 結(jié)束語
在供水系統(tǒng)中，電磁流量計(jì)的優(yōu)勢有很多，如運(yùn)行過程穩(wěn)定、測量結(jié)果準(zhǔn)確性和靈敏度高等，受到了供水企業(yè)的高度重視�，F(xiàn)階段，電磁流量計(jì)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)基本趨于成熟，不過也存在一定的問題，如電源供應(yīng)問題、雷擊問題等，需要技術(shù)人員做好進(jìn)一步的研究和優(yōu)化，改善電磁流量計(jì)的性能，為供水系統(tǒng)計(jì)量工作提供良好支撐。
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