用水量技術(shù)探討.doc

用水量技術(shù)探討 一、用水計量現(xiàn)狀 準確的用水計量數(shù)據(jù)，對保護寶貴的水資源、節(jié)約用水、提高經(jīng)濟效益、保障水資源可持續(xù)利用具有重要的意義。居民生活用水量通過安裝首檢合格的水表來計量；工業(yè)、服務(wù)行業(yè)等用水大戶，安裝大口徑流量儀表進行計量，但由于其口徑大、拆卸困難或無法停止生產(chǎn)等原因，自安裝后從未按照規(guī)定實施周期檢定；農(nóng)業(yè)灌溉用水量更大，但其計量管理仍屬于粗放管理狀態(tài)，部分灌溉采用明渠流量儀表計量用水量，部分灌溉通過水泵抽水按時計費，但按時計算用水量的方法與實際用水量偏差較大。由于用水量計量的誤差導(dǎo)致無法給水資源量化管理提供準確的數(shù)據(jù)。本文針對水資源的用水計量現(xiàn)狀在精確計量以及校準方法等方面進行探討。 二、用水計量方式 1.管道輸送中的用水計量方式 通過在管道上安裝水表、電磁流量計、插入式超聲波流量計等實現(xiàn)用水計量，這些流量計是重要的水資源和能源結(jié)算的計量儀表。 當用水量較小或管線小于25mm時，如居民生活用水，安裝的是相應(yīng)口徑的機械式表或智能水表等。此類水表的計量執(zhí)行安裝前的首次檢定，到期輪換。 當用水量較大或管線大于40mm時，如廠礦企業(yè)、服務(wù)行業(yè)以及部分農(nóng)業(yè)灌溉等用水大戶，安裝的是較大或特大口徑(口徑達到1000mm以上）的水表、電磁流量計、插入式超聲波流量計以及其他類型的流量計。由于在線使用的大口徑流量計拆卸困難，難以做到在不影響正常供水情況下進行送檢，因此必須進行在線校準，確保在線大口徑流量計的準確度。 2.農(nóng)業(yè)灌溉用水量方式 一是使用明渠流量計計量用水量，明渠流量計通過周期檢定確保其準確度；二是通過水渠的揚程、機組效率、用水量等參數(shù)計算水泵抽出的水量，但這種方法沒有明渠流量計、超聲波流量計、電磁流量計和水表那樣直觀。 三、水流量計量方法探討 采用流量儀表測量用水量，且流量儀表方面便拆卸送檢的，可以通過液體流量標準裝置進行周期值溯源，確保流量儀表的準確可靠。而對于拆卸困難或沒有安裝流量儀表的，采用流量計在線校準方法或農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)進行用水計量。下面針對這兩種方法進行分析。 1.水流量計的在線校準 由于在線大口徑水流量計拆卸困難，因此建立一套標準表法在線校準裝置對水流量計實施在線校準十分必要。 （1）標準標的選擇 通過查閱流量計的相關(guān)資料及大量試驗，得知外夾式超聲流量計具有性能穩(wěn)定、量程寬、安裝簡便等優(yōu)點，其實驗室實流檢定準確度可以達到0.5%，考慮到現(xiàn)場測量的準確度及管道參數(shù)等的不確定因素，現(xiàn)場工作條件下可以達到1.0%。從技術(shù)方面看，用性能較好的多聲道外夾式超聲流量計作為標準表對2.0級及其以下大口徑水流量計進行在線校準切實可行。 （2）標準表法在線校準裝置組成 標準表法在線校準裝置是由外夾式超聲波流量計（流量計表體、超聲換能器、二次儀表）、超聲測厚儀、鋼卷尺等組成。 （3）標準表法在線校準的原理 標準表法在線校準實際上是對在線流量計、前后鏈接管道、介質(zhì)流動狀態(tài)等組成的流量測量的整體校準。是將標準表串聯(lián)在試驗管線上，使流體在相同的時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標準表和被流量計，兩者的二次儀表對同時采集到的信號進行數(shù)據(jù)處理并顯示其流量，比較兩者的流量值，得出標準表和被校流量計流量值之間的誤差。 （4）標準表法在線校準方法 根據(jù)被校準流量計的使用說明書檢查其工作狀態(tài)是否工作。 外夾式超聲流量計串聯(lián)安裝在被校流量計的上游或下游側(cè)。 管徑測量：用鋼卷尺分別在換能器安裝位置附近的同一截面上等角分布測量n次外周長，取其平均值算出外徑。 管壁厚測量：用超聲測厚儀在換能器的安裝位置附近測量5個點，取其平均值。 標準表的安裝：將測到的管外徑、管壁厚及從現(xiàn)場技術(shù)資料確認的參數(shù)；被檢管道的材質(zhì)、管內(nèi)襯里的材質(zhì)及厚度和管內(nèi)介質(zhì)等相關(guān)參數(shù)輸入超聲流量計的二次儀表，計算出換能器安裝的距離。由于現(xiàn)場工況條件以及安裝位置對標準表的準確測量影響十分大，因此標準表的安裝還應(yīng)遠離上游、下游擾動源，要考慮前方及后方阻力件的形式與狀態(tài)，適當調(diào)整換能器的位置。位置確定后，將管壁上的油漆、鐵銹、污垢等清除干凈，用緊固件將標準流量計的換能器的發(fā)射面固定在管側(cè)面的正側(cè)線上，盡量保證聲程在管徑平面上，確保換能器的安裝準確度，盡可能減少使用環(huán)境對其測量準確度的影響。 參數(shù)設(shè)置、信號接收等工作正常后，開始校準。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況確定校準流量點，每個流量點校準3次。對于現(xiàn)場無法調(diào)節(jié)流量的，應(yīng)分時進行校準。校準時應(yīng)同時讀取和記錄標準表和被校流量計的示值，取平均值作為被校流量計各個流量點的誤差值。 由上可見，用超聲流量計作為標準表對大口徑水流量計進行在線校準，方便了用水單位的計量工作，同時降低了資金的消耗。 2.農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)的取水計量 （1）取水計量控制系統(tǒng)組成 農(nóng)業(yè)灌溉在沒有安裝流量計的條件下可以通過建立取水計量控制系統(tǒng)進行用水量的計量。取水計量控制系統(tǒng)由水泵、電能表、控制器等組成，通過對該系統(tǒng)大量的試驗總結(jié)出水泵抽出的水量與水泵的用電量及水泵的參數(shù)有關(guān)。 （2）取水計量控制系統(tǒng)原理及換算方法 取水計量控制系統(tǒng)是通過能量守恒水電互換原理，將水泵的電流、電壓等變化參數(shù)及水泵的揚程、功率系數(shù)、軸功率等參數(shù)輸入到取水計量控制系統(tǒng)的控制器，再由控制器計算出水泵抽出的水量。 由能量守恒定律：QgH=pt，可得 Q= pt/gH （1） 式中：Q水泵抽出的水量，kg;機組效率，水泵效率與電動機效率的乘積；p功率，W；t機組運行時間，s；g重力加速度，9.8m/s2;H揚程，m。 計算水泵每千瓦時電能的出水量，pt=1000*3600(J),則 Q1=（*1000*3600）/9.8H（kg) =367347/H(kg)=367/H(m3) （2） 用N表示水泵的用水量，令k=/H作為水泵系數(shù)，有 QN=367N/H (m3) =367kH(m3) （3） 由式（3）可知，影響 Qn 值的因素主要有水泵系數(shù)的誤差和電能表引入的誤差。而水泵系數(shù)的變化主要與水泵自身的變化，即機組效率和揚程隨時間的變化、啟停變化、地下水變化引起的變化等有關(guān)，可依據(jù)使用環(huán)境的不同，采用便攜式超聲波流量計在線進行定期或不定期校準系數(shù)k值，提高k的準確度；電能表的技術(shù)已成熟，其計量性能穩(wěn)定，只要按照檢定規(guī)程要求定期送檢電能表，即可保證其數(shù)值的準確。因此，只要控制影響水泵出水量的準確度，即可確保水泵抽出的水量QN 值的準確度。 采用取水計量控制系統(tǒng)，建立一套完整的用水計量、控制和地下水動態(tài)監(jiān)測體系，為水資源使用權(quán)的分配原則、方法和方案以及用水定額管理指標等提供準確的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)宏觀用水總量控制和微觀定額管理，是建設(shè)節(jié)水型社會的系統(tǒng)工程。 四、結(jié)束語 根據(jù)我們開展在線大口徑液體流量計校準的經(jīng)驗，建議新建大口徑管線應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計時配置標準測量管段便于以后對大口徑流量計實現(xiàn)在線檢測。標準