自來(lái)水流量計在供水領(lǐng)域的應用及如何組建運程監控系統

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為人類(lèi)的測量技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)極大的推動(dòng)，自來(lái)水流量計就是其中較為典型的例子，自來(lái)水流量計利用電磁感應原理測量流量是法拉第電磁感應定律的應用，是眾多流量測量方法中最普遍的方法之一，能夠測量多種形狀流道內導電液體的流速和流量。
自來(lái)水流量計最早的應用是在1832年，我們初中物理都學(xué)過(guò)，電磁感應定律是1831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現的，而人類(lèi)首次利用電磁感應原理來(lái)測量流量也是由法拉第進(jìn)行的。當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(chǎng)方向的地方，放下兩個(gè)金屬棒當作電極來(lái)測量河水的流速，這是人類(lèi)文明和科技的一大創(chuàng )舉。在現代的工業(yè)測量領(lǐng)域，自來(lái)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(lái)水流量計的結合也日益緊密，但是自來(lái)水流量計有其優(yōu)點(diǎn)也有其缺點(diǎn)，我們在選用其產(chǎn)品時(shí)，要熟悉其工作原理和測量?jì)?yōu)勢，將其功能和作用發(fā)揮至最大，本文著(zhù)重介紹自來(lái)水公司自來(lái)水流量計的選用管理情況,并將介紹自來(lái)水流量計的遠傳監測管理方法，對流量計使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出自己的看法和建議。
1、流量計的選型
流量計計量的準確性，對企業(yè)的成本核算、能耗等重要指標的計算會(huì )產(chǎn)生較大影響，故選擇運行穩定、質(zhì)量保證、計量準確的流量計極其重要。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，流量計品種越來(lái)越多，性能各異，技術(shù)參數及使用條件也各不相同，所以選型時(shí)應先了解流量計的性能特點(diǎn)并結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(dòng)流體的沖擊而旋轉，以葉輪旋轉的快慢來(lái)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(dòng)或電脈沖兩種。機械式傳動(dòng)輸出的水表準確度較低，誤差約±2％；電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高，一般誤差為±0．2％--0．5％。
2、自來(lái)水流量計：自來(lái)水流量計是根據法拉第電磁感應定律，即導電液體在磁場(chǎng)中切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，導體中產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，而感應電動(dòng)勢又和磁感應強度、流量大小成正比，通過(guò)測電動(dòng)勢來(lái)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%，高精度的達到±0.5%--±1.0%；插入式的精度為±1.5%--±2.5%。由于插入式結構上的缺陷和安裝時(shí)的誤差就會(huì )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(dòng)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計的。分多普勒超聲波流量計和時(shí)差式超聲波流量計，目前多采用了時(shí)差式超聲波流量計。根據使用場(chǎng)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、導聲不良或銹蝕嚴重，襯里和管壁有間隙等原因、造成超聲波信號衰減嚴重。
1.2 流量計選型的基本要求：
1、流量計精度要高、運行要穩定。
2、過(guò)水壓力損失小。
3、如果用戶(hù)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(mǎn)足低流速計量的準確。
5、流量計對現場(chǎng)工況不要太敏感。
6、根據需要選擇可以正反方向測流量。
7、運行可靠、經(jīng)久耐用、維護方便。
幾種可以進(jìn)行比較的流量計的性能特點(diǎn)，見(jiàn)表1。
根據以上幾種流量計特點(diǎn)、流量計選型的基本要求和國內外選用流量計的趨勢，選用智能化、無(wú)壓損的自來(lái)水流量計、超聲波流量計較合理。而從成熟的電路技術(shù)、測量的穩定性、靈敏性和精確度、技術(shù)特點(diǎn)、安裝維護要求、安裝點(diǎn)使用工況、易于遠程監控等方面比較，選擇自來(lái)水流量計比超聲波流量計更適合。事實(shí)上，公司計量科多年來(lái)堅持定期對在線(xiàn)自來(lái)水流量計進(jìn)行現場(chǎng)比對檢測，相對誤差都滿(mǎn)足要求。
2、自來(lái)水流量計的遠程監控管理
2.1遠程監控系統的組成
自來(lái)水流量計遠程監控因為使用現場(chǎng)地點(diǎn)與北海自來(lái)水公司調度中心管理系統傳輸方式的不同而不同。其中禾塘、龍潭水廠(chǎng)自來(lái)水流量計輸出數據經(jīng)總線(xiàn)輸入禾塘、龍潭水廠(chǎng)調度主機，通過(guò)adsl vpn或無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)將數據傳輸到公司調度中心系統；合浦工業(yè)園自來(lái)水流量計遠程監控是由現場(chǎng)遠傳終端設備通過(guò)gprs將數據傳輸到公司調度中心系統。
2.2自來(lái)水流量計現場(chǎng)遠程監控終端系統（以合浦工業(yè)園自來(lái)水流量計現場(chǎng)遠傳終端為例）
合浦工業(yè)園自來(lái)水流量計現場(chǎng)遠傳終端設備由以下幾部份組成：
1．自來(lái)水流量計：包括傳ifs4000f傳感器和ifc300w信號轉換器。
2．plc：選用西門(mén)子s7-200/224，含ai模塊及數據采集處理軟件等。
3．dtu設備：主動(dòng)撥上gprs網(wǎng)絡(luò )，透明傳輸協(xié)議。
4．直流穩壓電源：普通開(kāi)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(lái)水流量計交流用電停電、斷電時(shí)提供電源。
6．天饋系統：dtu配套普通軟質(zhì)手機天線(xiàn)，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，具備自修復功能。
基本的工作原理：自來(lái)水流量計輸出數據傳輸到現場(chǎng)終端plc，在dtu上主動(dòng)撥上gprs網(wǎng)絡(luò )，與數據中心(dsc)實(shí)現tcp/ip協(xié)議進(jìn)行雙向通信，由dtu軟件和用戶(hù)設備通過(guò)rs-232/485實(shí)現透明可靠的數據傳輸，將數據傳輸到北海自來(lái)水公司調度中心管理系統實(shí)行遠程實(shí)時(shí)監控。
合浦工業(yè)園自來(lái)水流量計遠程監控系統圖如下圖：
3、自來(lái)水流量計的遠程監控效果
北海自來(lái)水公司自從08年起對5個(gè)自來(lái)水流量計進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控，有效地對公司供水情況和管網(wǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)了解，及時(shí)發(fā)現現場(chǎng)計量設備和運行情況，運行四年多來(lái)，效果令人滿(mǎn)意，達到了遠程監控的預期效果。
3.1 對供水、用水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控
通過(guò)對電磁流量讀報實(shí)時(shí)監控，能及時(shí)了解生產(chǎn)水的供水規律和合浦工業(yè)園的用水規律，對供水和用水情況進(jìn)行分析、統計，可進(jìn)一步了解整個(gè)管網(wǎng)運行情況，科學(xué)地進(jìn)行供水調度。從圖3中可以查詢(xún)各測壓點(diǎn)水壓、各流量計的實(shí)時(shí)數據如瞬時(shí)流量、累計流量等。
3.2提供異常水量水費的結算依據
根據自來(lái)水流量計運行數據和遠程監控數據，利用系統可以對供水和用水的歷史數據進(jìn)行多時(shí)段、多參數查詢(xún)，從中可以計算某時(shí)段的水量，較準確處理異常用水計量糾紛。
3.3計量故障的及時(shí)報警
停電、斷電或沒(méi)有傳輸數據時(shí)會(huì )產(chǎn)生報警顯示等，通過(guò)報警能及時(shí)采取措施，減少損失，降低漏失率，提高水司的效益。
4、自來(lái)水流量計遠程監控管理中存在問(wèn)題
4.1 現場(chǎng)遠傳終端電源供電問(wèn)題
由于合浦工業(yè)園結算自來(lái)水流量計使用的電源從園區中的中糧公司接線(xiàn)，用電權限一直處于被動(dòng)，曾經(jīng)出現多次人為或意外的斷電現象，隨后安裝了不間斷電源，短期的斷電（約6小時(shí)）可由不間斷電源向自來(lái)水流量計供電，并由終端設備向公司調度中心發(fā)出斷電報告，但長(cháng)時(shí)間的停電還是會(huì )產(chǎn)生不計量水量的，將造成供水企業(yè)與用水戶(hù)之間的水量核算糾紛。經(jīng)過(guò)多方協(xié)調，現在人為斷電情況已很少發(fā)生。
4.2 自來(lái)水流量計準確性
公司出廠(chǎng)水流量計使用多年來(lái)比較滿(mǎn)意.但作為貿易結算的合浦工業(yè)園dn600自來(lái)水流量計選擇口徑時(shí)有點(diǎn)不匹配,因為合浦工業(yè)園目前只有中糧集團這個(gè)用水大戶(hù),其它用戶(hù)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(shí)流量在26-800m3/h以?xún)炔▌?dòng)。在170-300m3/h流量的低流速時(shí)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(shí)比對檢測相對誤差為1.6%.所以低流速時(shí)相對誤差偏大。隨著(zhù)合浦工業(yè)園用戶(hù)和水量的增加，自來(lái)水流量計準確性是能夠保證的。
4.3 防雷問(wèn)題
突出問(wèn)題是合浦工業(yè)園自來(lái)水流量計計量房選址空曠，故在2008年4月份信號轉換器受到雷擊,更換信號轉換器后加強了雙重防雷措施，經(jīng)過(guò)調試自來(lái)水流量計計量準確，數據傳輸很正常。但北海是南方沿海城市，是臺風(fēng)、雷擊重災區，加上雷電強度的不可預知，防汛防雷工作要常抓不懈。
4.4 防鼠問(wèn)題
南方沿海城市鼠害是很?chē)乐氐?，所以要加強計量井內電纜和計量間內信號電纜的防鼠工作，避免老鼠咬斷電纜引起不計量或數據信號的傳輸。
4.5 流量計的周期檢定
由于自來(lái)水流量計不能拆出檢定，所以周檢比較麻煩，只能作現場(chǎng)檢定，費用較高。合浦工業(yè)園自來(lái)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)行了兩次現場(chǎng)檢定，相對誤差均滿(mǎn)足計量精度要求，擁有合格檢定證書(shū)。
4.6 長(cháng)期可靠的維護費用
例如合浦工業(yè)園自來(lái)水流量計現場(chǎng)遠傳終端采用了流量計、遠傳設備、交流供電、不間斷電源供電和gprs的方式由公司調度中心調度系統進(jìn)行實(shí)時(shí)遠程監控，需要電源供電、通信費用、設備維護費、車(chē)輛交通和人員的維護費等，要搞好這些管理工作，才能保證更好地實(shí)施自來(lái)水流量計遠傳監控管理，以較低的投入使公司獲得較大的可持續的經(jīng)濟效益。
5、結束語(yǔ)
自來(lái)水流量計實(shí)行遠傳實(shí)時(shí)監測系統的應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(hù)用水計量管理中的不足，隨著(zhù)公司今后的發(fā)展，會(huì )使用更多的大口徑流量計，對占據供水企業(yè)重要地位的大口徑流量計實(shí)施遠程實(shí)時(shí)監控，這將為供水管理部門(mén)分析供水、用水規律提供依據，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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