朱　敏　赵文恒　高　湘　宋　狄

(新疆石油勘察设计研究院, 克拉玛依 834000)

0　引言

大口径流量计的计量问题倍受人们关注，是因为水计量的数据对保护珍贵的水资源、提高供水行业的经济效益有着十分重要的意义。

“克市南湖(东污沟水库)改造工程取水工程”就是将穿城河水引至南湖(东沟污水库)，将南湖打造成景观湖，并同时扩大克拉玛依市水资源系统备用蓄水设施能力。由此可见，做好南湖取水工程水流量的交接计量具有十分重要的意义。

1　工程概况及特点分析

1.1　引水工程概况

1.1.1沿线条件

“克市南湖(东污沟水库)改造工程取水工程”沿线条件如表1所示。

表1　沿线条件

1.1.2取水水源水质

新建南湖水拟采用穿城河水源补充，水质参照阿依库勒水库水质，可满足备用水源水质要求，见表2，数据来源于2012年3月12日市环保局监测数据。

表2　阿依库勒水库水质监测数据表

1.2　引水工程大口径管路液体流量测量的特点及仪表选型注意事项

综合表1、表2，可得以下结论：

1)由表1可知，取水管道水流为自流状态，且沿线高程很小，管路口径大，要求压损越小越好，流量仪表选型时就要使压损尽可能小。

2)由引水规模可知，此大口径管路的平均流速为v=1.2m/s。

3)不适用局部缩径的方法提高流速，以免造成压力损失过大。

4)由于流速较低，流体中的污垢、悬浮物等极易在管道内壁沉积。设计时应考虑仪表与流体接触部分的清洗。

5)测量范围度要求大。水管流量不能保证恒定，相差悬殊。

6)防护等级要求高。取水管道口径大，且途经世纪公园等市政规划区，大口径管路实行埋地敷设，流量传感器安装在仪表井内的管段上。由于地表绿化用水、井壁渗透和管路外漏等原因常常引起井内水位上升而淹没流量传感器。

7)取水管道水质呈碱性，需考虑腐蚀问题。

8)取水管道流量仪表用于贸易结算。

2　供水管网中大口径流量计应用现状及分析

2.1　插入式流量计

2.1.1插入式涡轮流量计

价格较低。但流体中含固体颗粒时，极易导致涡轮卡滞。且四氟生料带之类的异物，极易绕在涡轮叶片上，导致流量系数改变，而大口径管路上加装网目数满足要求的过滤器又不太现实。

2.1.2差压式均速管流量计

结构简单，价格便宜。但是，水中泥沙易将取样孔堵死而引起故障，相对流量较小时误差增大。

2.1.3插入式涡街流量计

受其测量原理的制约，可测流速下限只能达到0.3m/s，在测量对象的流速下限要求更低时，不能胜任。

总的来说，插入式流量计具有一些优点：1)购置费。管径愈大愈便宜。2)安装费。采用不断流取出型可节省旁路管及其辅助设备。3)运行费少，压损小，能耗费低。但测量精度很低。

2.2　电磁流量计

电磁流量计在水流量测量中有重要地位，这是因为该种仪表具有以下优点：

1)测量管内无可动部件，不会引起附加的压力损失；2)测量精度高，且输出本质上是线性的；3)范围度大，保证精度的范围度一般可达40:1，可测范围可达200:1。

但是，本工程若采用电磁流量计，会存在以下问题：

1)在线使用的大口径电磁流量计，由于不停水检测及不方便拆卸等原因，难以做到故障维修或按期进行周期检定;2)大口径产品价格高;3)从准确性、经济性方面考虑，推荐使用的流速范围为1～5m/s。本工程中，流速可能<1m/s，因此其精度不能保证;4)由于流速低，易在测量管内衬和电极上形成沉积物，造成测量不准确。要及时清洗检测件，就必须增加旁路管。大口径管路因为投资和位置空间限制，这一点不易办到。

2.3　超声波流量计

2.3.1两种超声波流量计的选择

目前超声波流量计有管道安装式和外敷式两种。管道安装式由于其大口径产品价格高、不方便拆卸等原因，所以本工程不考虑采用。本工程最终采用超声波流量计(外敷式)。

2.3.2超声波流量计(外敷式)技术特性与其它大口径流量计比较

超声波流量计(外缚式)是目前其它流量计所无法做到的独有的测量方式，是适于解决大口径流量测量困难问题的一类流量计,有较突出的优点：

1)超声波流量计的“外缚式”安装，检测件内无阻碍物，不干扰流场，不会堵塞，无附加压损。

2)安装时无需破坏管道。无论是管段式或是插入式都需要在管道上开孔，或截管法兰连接，或停运安装，而超声波流量计外缚即可，安装成本大大降低。

3)由于“外缚式”测量为非接触式，测量时探头夹缚在管道外侧，没有防腐防污处理的要求。其他仪表需考虑接触材质的选材，且选材等级愈高，造价愈昂贵。

4)测量管径足够大时，其它流量计均会受到机械加工或运输的限制而无法满足测量要求，超声波流量计外敷式可很好地解决，而且一台表可任意测量各种管径，而管段式仪表一台表只能针对性地测量一种管径的流量。

5)无定期调校和定期拆洗等要求。 由于仪表不与被测介质接触，故无需进行定期拆洗、定期排污等维护工作，大大降低仪表的运行维护成本。

6)超声波流量计的测量精度同管径有关，管径越大，精度越高。有的供应商能提供带测量管的多声道时差式超声流量计，准确度最高可达0.15级。

7)量程比大，基本无上限。

8)对直管段的要求较宽松。一般流量计，通常会严格要求测点前10D后 5D。 而超声波流量计对此则较宽松，测点前 7D后 3D即可，甚至更小，测量点选择范围更宽。这样测量时会更加方便，减少测量时的安装难度。

9)对于本工程，由于地表绿化用水、井壁渗透和管路外漏等原因常常引起井内水位上升而很可能淹没流量传感器，所以用超声波流量计的传感器和变送器为分体式安装：传感器安装在管内，探头的防护等级为潜水型；超声波流量计变送器目前做不到IP68，所以将变送器安装在仪表井，靠近上部。

超声波流量计(外缚式)与几种常用大口径流量计的性能比较如表3所示。

表3　超声波流量计(外缚式)与几种常用大口径流量计的性能比较

3　供水管网中大口径流量计应用存在的问题及解决方案

由于对大口径水流量计不能停水检测及不方便拆卸等原因，进行校准和检定也是水工业发展和计量学的一项技术难关。

3.1　送检困难

南湖取水流量计用于贸易结算，对其必须进行周期性强制检定。由于我国大于DN400以上的大口径流量计检定站很少，流量计送检不便且增加了运输成本。

3.2　在线实流检定困难

由于大口径流量计的现场工作条件与实验室的工作条件相差很大，因此所有供水企业根据各自实际条件,都在探索切实可行的实流检定方法。传统主要采用标准表法，有如下缺点：

1)要求准确知道管道参数,而现场实际情况又难以确定；2)作为标准表要求有较理想的管道安装条件；3)人为因素对测量的影响较大；4)现场流量不易调控,很难实现全量程测试。

解决方法：

将便携式超声波流量计作为标准表。运用便携式超声波流量计实现在线大口径流量计检测的优点：

1)可实现不断流测量,设备便于携带,安装方便；2)不干扰流场,无压力损失,稳定性好；3)外夹式探头,可以根据管道现场情况移动安装测量；4)适用范围广,可用于各种类型流量计的在线检测；5)适应性强,可用于不同管径、不同介质的检测；6)标准表价格基本与所测管径无关,性价比高。

运用便携式超声波流量计开展在线大口径流量计的检测,这种方法极大地方便了供水企业的计量工作,同时也有效降低了企业在计量方面的资金消耗。

4　结论与展望

论文结合“克市南湖(东污沟水库)改造工程取水工程”，对供水管网中各类大口径流量计的主要技术特点和影响因素进行了分析与研究，为大口径流量计进一步的推广应用提供了实践经验。同时，希望各种大口径流量计的性能更趋于完善，更好地解决大口径流量计的检定难问题。

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