自來水流量計在供水領(lǐng)域的應(yīng)用及如何組建運程監(jiān)控系統(tǒng)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為人類的測量技術(shù)的進(jìn)步帶來*大的推動，自來水流量計就是其中較為典型的例子，自來水流量計利用電磁感應(yīng)原理測量流量是法拉*電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，是眾多流量測量方法中*普遍的方法之一，能夠測量多種形狀流道內(nèi)導(dǎo)電液體的流速和流量。
自來水流量計*早的應(yīng)用是在1832年，我們初中物理都學(xué)過，電磁感應(yīng)定律是1831年英國物理學(xué)家法拉*發(fā)現(xiàn)的，而人類*次利用電磁感應(yīng)原理來測量流量也是由法拉*進(jìn)行的。當(dāng)年他在泰晤士河滑鐵盧橋的兩岸，選擇與水流方向垂直的地磁場方向的地方，放下兩個金屬棒當(dāng)作電*來測量河水的流速，這是人類文明和科技的一大創(chuàng)舉。在現(xiàn)代的工業(yè)測量領(lǐng)域，自來水流量計的使用已經(jīng)十分的普遍，各種新材料與新技術(shù)與自來水流量計的結(jié)合也日益緊密，但是自來水流量計有其優(yōu)點也有其缺點，我們在選用其產(chǎn)品時，要熟悉其工作原理和測量優(yōu)勢，將其功能和作用發(fā)揮至*大，本文著重介紹自來水公司自來水流量計的選用管理情況,并將介紹自來水流量計的遠(yuǎn)傳監(jiān)測管理方法，對流量計使用過程中存在的問題，提出自己的看法和建議。
1、流量計的選型
流量計計量的準(zhǔn)確性，對企業(yè)的成本核算、能耗等重要指標(biāo)的計算會產(chǎn)生較大影響，故選擇運行穩(wěn)定、質(zhì)量保證、計量準(zhǔn)確的流量計*其重要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，流量計品種越來越多，性能各異，技術(shù)參數(shù)及使用條件也各不相同，所以選型時應(yīng)先了解流量計的性能特點并結(jié)合本單位的使用工況。

1、葉輪式流量計：葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中，受流動流體的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來反映流量的大小。葉輪式流量計主要有水表和渦輪流量計，輸出方式有機械傳動或電脈沖兩種。機械式傳動輸出的水表準(zhǔn)確度較低，誤差約±2％；電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準(zhǔn)確度較高，一般誤差為±0．2％--0．5％。
2、自來水流量計：自來水流量計是根據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)電液體在磁場中切割磁力線運動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)電動勢又和磁感應(yīng)強度、流量大小成正比，通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。主要有管道式和插入式兩種。管道式精度等級為±1.5%--±2.5%，高精度的達(dá)到±0.5%--±1.0%；插入式的精度為±1.5%--±2.5%。由于插入式結(jié)構(gòu)上的缺陷和安裝時的誤差就會影響計量精度，所以選用管道式更好些。
3、超聲波流量計：超聲波流量計是以超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計的。分多普勒超聲波流量計和時差式超聲波流量計，目前多采用了時差式超聲波流量計。根據(jù)使用場合不同，又可以分為固定式超聲流量計和便攜式超聲流量計。固定式超聲流量計又分為外夾式、插入式、管段式三種。固定式超聲波流量計因某些管道材質(zhì)疏松、壁厚不一、導(dǎo)聲不良或銹蝕嚴(yán)重，襯里和管壁有間隙等原因、造成超聲波信號衰減嚴(yán)重。
1.2 流量計選型的基本要求：
1、流量計精度要高、運行要穩(wěn)定。
2、過水壓力損失小。
3、如果用戶用水量變化較大或用水分布很不均衡，則要求流量計量程比要大些。
4、靈敏度要高，滿足低流速計量的準(zhǔn)確。
5、流量計對現(xiàn)場工況不要太敏感。
6、根據(jù)需要選擇可以正反方向測流量。
7、運行可靠、經(jīng)久耐用、維護(hù)方便。
幾種可以進(jìn)行比較的流量計的性能特點，見表1。
根據(jù)以上幾種流量計特點、流量計選型的基本要求和國內(nèi)外選用流量計的趨勢，選用智能化、無壓損的自來水流量計、超聲波流量計較合理。而從成熟的電路技術(shù)、測量的穩(wěn)定性、靈敏性和精確度、技術(shù)特點、安裝維護(hù)要求、安裝點使用工況、易于遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面比較，選擇自來水流量計比超聲波流量計更適合。事實上，公司計量科多年來堅持定期對在線自來水流量計進(jìn)行現(xiàn)場比對檢測，相對誤差都滿足要求。
2、自來水流量計的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理
2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成
自來水流量計遠(yuǎn)程監(jiān)控因為使用現(xiàn)場地點與北海自來水公司調(diào)度中心管理系統(tǒng)傳輸方式的不同而不同。其中禾塘、龍?zhí)端畯S自來水流量計輸出數(shù)據(jù)經(jīng)總線輸入禾塘、龍?zhí)端畯S調(diào)度主機，通過adsl vpn或無線專網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦菊{(diào)度中心系統(tǒng)；合浦工業(yè)園自來水流量計遠(yuǎn)程監(jiān)控是由現(xiàn)場遠(yuǎn)傳終端設(shè)備通過gprs將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦菊{(diào)度中心系統(tǒng)。
2.2自來水流量計現(xiàn)場遠(yuǎn)程監(jiān)控終端系統(tǒng)（以合浦工業(yè)園自來水流量計現(xiàn)場遠(yuǎn)傳終端為例）
合浦工業(yè)園自來水流量計現(xiàn)場遠(yuǎn)傳終端設(shè)備由以下幾部份組成：
1．自來水流量計：包括傳ifs4000f傳感器和ifc300w信號轉(zhuǎn)換器。
2．plc：選用西門子s7-200/224，含ai模塊及數(shù)據(jù)采集處理軟件等。
3．dtu設(shè)備：主動撥上gprs網(wǎng)絡(luò)，透明傳輸協(xié)議。
4．直流穩(wěn)壓電源：普通開關(guān)電源，為plc、dtu和一次儀表提供24v直流電源。
5．不間斷電源：為自來水流量計交流用電停電、斷電時提供電源。
6．天饋系統(tǒng)：dtu配套普通軟質(zhì)手機天線，可直接安裝在控制箱頂。
7．機箱。
8．電源避雷器：選用進(jìn)口避雷器，具備自修復(fù)功能。
基本的工作原理：自來水流量計輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場終端plc，在dtu上主動撥上gprs網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)中心(dsc)實現(xiàn)tcp/ip協(xié)議進(jìn)行雙向通信，由dtu軟件和用戶設(shè)備通過rs-232/485實現(xiàn)透明可靠的數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖焙Ｗ詠硭菊{(diào)度中心管理系統(tǒng)實行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。
合浦工業(yè)園自來水流量計遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)圖如下圖：
3、自來水流量計的遠(yuǎn)程監(jiān)控效果
北海自來水公司自從08年起對5個自來水流量計進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，有效地對公司供水情況和管網(wǎng)情況進(jìn)行實時了解，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場計量設(shè)備和運行情況，運行四年多來，效果令人滿意，達(dá)到了遠(yuǎn)程監(jiān)控的預(yù)期效果。
3.1 對供水、用水情況進(jìn)行實時監(jiān)控
通過對電磁流量讀報實時監(jiān)控，能及時了解生產(chǎn)水的供水規(guī)律和合浦工業(yè)園的用水規(guī)律，對供水和用水情況進(jìn)行分析、統(tǒng)計，可進(jìn)一步了解整個管網(wǎng)運行情況，科學(xué)地進(jìn)行供水調(diào)度。從圖3中可以查詢各測壓點水壓、各流量計的實時數(shù)據(jù)如瞬時流量、累計流量等。
3.2提供異常水量水費的結(jié)算依據(jù)
根據(jù)自來水流量計運行數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)可以對供水和用水的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行多時段、多參數(shù)查詢，從中可以計算某時段的水量，較準(zhǔn)確處理異常用水計量糾紛。
3.3計量故障的及時報警
停電、斷電或沒有傳輸數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生報警顯示等，通過報警能及時采取措施，減少損失，降低漏失率，提高水司的效益。
4、自來水流量計遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中存在問題
4.1 現(xiàn)場遠(yuǎn)傳終端電源供電問題
由于合浦工業(yè)園結(jié)算自來水流量計使用的電源從園區(qū)中的中糧公司接線，用電權(quán)限一直處于被動，曾經(jīng)出現(xiàn)多次人為或意外的斷電現(xiàn)象，隨后安裝了不間斷電源，短期的斷電（約6小時）可由不間斷電源向自來水流量計供電，并由終端設(shè)備向公司調(diào)度中心發(fā)出斷電報告，但長時間的停電還是會產(chǎn)生不計量水量的，將造成供水企業(yè)與用水戶之間的水量核算糾紛。經(jīng)過多方協(xié)調(diào)，現(xiàn)在人為斷電情況已很少發(fā)生。
4.2 自來水流量計準(zhǔn)確性
公司出廠水流量計使用多年來比較滿意.但作為貿(mào)易結(jié)算的合浦工業(yè)園dn600自來水流量計選擇口徑時有點不匹配,因為合浦工業(yè)園目前只有中糧集團這個用水大戶,其它用戶用水較少。在2007年11月至2009年5月，每天用水分布很不均衡,瞬時流量在26-800m3/h以內(nèi)波動。在170-300m3/h流量的低流速時用便攜式超聲波流量計比對檢測相對誤差為2.8%，在300-600m3/h流量的流速時比對檢測相對誤差為1.6%.所以低流速時相對誤差偏大。隨著合浦工業(yè)園用戶和水量的增加，自來水流量計準(zhǔn)確性是能夠保證的。
4.3 防雷問題
突出問題是合浦工業(yè)園自來水流量計計量房選址空曠，故在2008年4月份信號轉(zhuǎn)換器受到雷擊,更換信號轉(zhuǎn)換器后加強了雙重防雷措施，經(jīng)過調(diào)試自來水流量計計量準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)傳輸很正常。但北海是南方沿海城市，是臺風(fēng)、雷擊重災(zāi)區(qū)，加上雷電強度的不可預(yù)知，防汛防雷工作要常抓不懈。
4.4 防鼠問題
南方沿海城市鼠害是很嚴(yán)重的，所以要加強計量井內(nèi)電纜和計量間內(nèi)信號電纜的防鼠工作，避免老鼠咬斷電纜引起不計量或數(shù)據(jù)信號的傳輸。
4.5 流量計的周期檢定
由于自來水流量計不能拆出檢定，所以周檢比較麻煩，只能作現(xiàn)場檢定，費用較高。合浦工業(yè)園自來水流量計從正常使用至今，在08年12月、09年10月分別請廣西計量檢測研究院進(jìn)行了兩次現(xiàn)場檢定，相對誤差均滿足計量精度要求，擁有合格檢定**。
4.6 長期可靠的維護(hù)費用
例如合浦工業(yè)園自來水流量計現(xiàn)場遠(yuǎn)傳終端采用了流量計、遠(yuǎn)傳設(shè)備、交流供電、不間斷電源供電和gprs的方式由公司調(diào)度中心調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行實時遠(yuǎn)程監(jiān)控，需要電源供電、通信費用、設(shè)備維護(hù)費、車輛交通和人員的維護(hù)費等，要搞好這些管理工作，才能保證更好地實施自來水流量計遠(yuǎn)傳監(jiān)控管理，以較低的投入使公司獲得較大的可持續(xù)的經(jīng)濟效益。
5、結(jié)束語
自來水流量計實行遠(yuǎn)傳實時監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用是供水計量信息管理的重要組成部分，計算機技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，為供水企業(yè)解決了用水大戶用水計量管理中的不足，隨著公司今后的發(fā)展，會使用更多的大口徑流量計，對占據(jù)供水企業(yè)重要地位的大口徑流量計實施遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，這將為供水管理部門分析供水、用水規(guī)律提供依據(jù)，采取有效措施降低供水損失率，提高水費回收率發(fā)揮更大的作用。

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