供水企業中水流量計（jì）的應用探討

摘要：水（shuǐ）流量（liàng）計計量（liàng）準確度關係（xì）到（dào）供水企業的產銷差等各項經（jīng）濟類考核指（zhǐ）標，對（duì）其計量精（jīng）度和運行可靠性定期評估非常必（bì）要。實踐證明，容積（jī）法（fǎ）校（xiào）驗出廠水流（liú）量計的方（fāng）法可行。容積（jī）法（fǎ）中吸水井和清水池的（de）水量變化對*終結（jié）果影響*大，該方法的核心是液位（wèi）的準（zhǔn）確測量，建議在測量（liàng）點現場（chǎng）讀數。測量（liàng）中（zhōng），水量調節應（yīng）緩慢進行，避免構築（zhù）物內液麵（miàn）波動過大（dà）造成液（yè）位（wèi）讀數存在較大偏差。某**速測（cè）量時間宜盡（jìn）可能長，以收集較（jiào）長穩定時間段數據，使測量結果更準確更具說（shuō）服（fú）力。
1 基本情況
目（mù）前，各水廠（chǎng）出廠計量普遍采用水流量計，但（dàn）隨著（zhe）時間推移和運行工況改變，可能（néng）會造成流量計的（de）穩定性和準確度下降，進而關係（xì）到各項考（kǎo）核指標（biāo）如產銷差（chà）等的計算結果。由於在線使（shǐ）用的（de）水流量計拆裝困難，對流量計的在線校準，以及（jí）計量管理水平有著十分重要的意（yì）義（yì）。《水流（liú）量計在（zài）線校（xiào）準要求》(CJ/T 364-2011)(下文（wén）簡（jiǎn）稱（chēng）“標準（zhǔn）”)提供了標準表法和電參數（shù）法兩種在線校準方（fāng）法，要求複校時（shí）間間隔（gé）不宜超過（guò） 2 年，具（jù）體（tǐ）由被校單位根據（jù）實際使（shǐ）用情（qíng）況確定。
2 需解決的問題
對所（suǒ）在城市的水廠（chǎng）出廠流（liú）量計（jì）進（jìn）行檢驗工作，由於不（bú）具備超（chāo）聲波流量計使用條件(缺少（shǎo）校驗（yàn）井或無滿足條件的（de）裸露（lù）管段)，且超聲波（bō）流量計（jì）的（de）準確度比電磁（cí）流量計（jì）低，嚴格說來不符（fú）合計量量值傳遞的（de）規則（zé），因此，日（rì）常采用電參數法。當電參數法傳（chuán）感器各參數正常（cháng）時，轉換器的準確度（dù）在±0. 5%以內，但（dàn）因其僅為性能測試（shì），校驗結（jié）果不夠直（zhí）觀，流量（liàng）計（jì）的數據（jù）準確度無法獲知。對於安裝（zhuāng）在出廠管段處的（de）流量計，可以利用水廠構築物(主要是清水（shuǐ）池和吸水井)作（zuò）為測量容器，即容積法進行測定，該（gāi）方法在（zài）深圳水務（wù）集團下（xià）屬水廠（chǎng）也曾嚐試。根據這（zhè）一原理，結合水廠現場實（shí）際，製定（dìng）了詳細的方案並（bìng）進（jìn）行實施。
3 方案製定與實施
3．1 總體思（sī）路
利用水廠的構築（zhù）物作為（wéi）測量容器，測量（liàng）構築（zhù）物內（nèi）水位在一定時間（jiān）範圍內的變（biàn）化（huà）高度，以此來（lái）計算構築物內水量的（de）變化體積，將此結果（guǒ）與相（xiàng）同時（shí）間段內電磁流（liú）量計（jì）的累計（jì）流（liú）量相比（bǐ）較，從而確定電磁流（liú）量計的計量性（xìng）能（néng）。本次（cì）實施過程中，兼（jiān）顧了不同的流速區間。
從原理上，這是一種（zhǒng）*基本*直觀可靠的（de）檢測方法（fǎ），實施期（qī）間需（xū）依托生產係統，其（qí）檢測時間盡（jìn）量避（bì）開供水（shuǐ）早（zǎo）、晚高峰，確保（bǎo）不（bú）影響（xiǎng）安全供水。
該方（fāng）法供水範圍相對較小，對全市（shì）供水影響不大，出廠流量計（jì）隻有 1 個，由（yóu）測量條件相對較簡單的 A 水廠進行，積累實際經驗後（hòu），在適當（dāng）的條件下進行其他水廠（chǎng）的出廠流量計校驗工（gōng）作（zuò）。影響該方（fāng）法精（jīng）度的因素很多，測量過程中人員的配合、竣工（gōng）圖（tú）尺寸（cùn）與實際存有的誤差、水廠可能（néng）存在少量的漏水現象，特別是排（pái）空閥的泄露等，為（wéi）此，測量前需周密計劃，精心實施，避免不必要的誤差。
3．2 計算方案
A 水廠淨（jìng）水工藝（yì）為（wéi）“混凝-沉（chén）澱-過濾-臭（chòu）氧活（huó）性炭-消毒（dú）”，構（gòu）築（zhù）物（wù）有平流（liú）沉澱池、普通砂濾池(包括反衝洗集（jí）水井)、提升泵房、臭（chòu）氧接觸池、活性炭濾池（chí）、吸水井和清水池。為使正常生（shēng）產與校（xiào）驗狀態間（jiān）的切換安全快速，測量過程前後閥門的啟閉動作應盡可能少，尤其是手（shǒu）動閥門（mén）。為此，在測量過程中，清水（shuǐ）池前閥門不動作，確保原水不進入常（cháng）規處理後，關停提（tí）升泵。參照這一思（sī）路，涉及（jí）水位有變化的構築物(甚至包括管道內有無流量體（tǐ）積的變化（huà）)都需進行（háng）分（fèn）析計算，計算工作（zuò）量較多（duō）。另（lìng）外，在測量過程中，隨著（zhe）水（shuǐ）位的下降（jiàng），每一（yī）構築物的平麵尺寸會有不同程度的變（biàn）化，為減少誤差，這些因素都需納入計算方案中。
例如，本次對砂濾池的（de）計算，就考慮到洗（xǐ）砂排水槽（cáo）的（de）影響，根據其構造，分成了 4 個高差範圍進行計（jì）算;提升泵吸（xī）水室體積變化的（de）計算中扣除了泵筒所占體（tǐ）積部分;對清水池和吸水井的麵（miàn）積，對照竣工圖紙減去了導流牆、梁（liáng）、柱等所（suǒ）占的（de）麵積，另外（wài）也（yě）考慮了人孔、溢流井等。
3．3 準備工作
測量前（qián）完成以（yǐ）下準備工作，以減少測量過程（chéng）帶來的誤差。檢（jiǎn）查廠內閥門（mén）特別（bié）是砂濾池和炭濾（lǜ）池（chí）出（chū）水閥門的關閉嚴（yán）密度，對有（yǒu）漏失（shī）閥門的（de）濾池提前停用濾（lǜ）空（kōng）或（huò）在（zài）測（cè）量過程中重（chóng）點監控;根據計算方（fāng）案（àn），準備好相應套數液位簡易測量裝置，供校核液位儀使用，分別安裝於清水池、吸（xī）水井、炭濾池出水（shuǐ）渠（qú）、沉澱（diàn）池出（chū）水集水渠等處;準備（bèi）各點上（shàng）的測量記錄表（biǎo）格;根據工（gōng）作（zuò）量大小安排各個測量點上的工作人員（yuán），配備足夠數量對講機，統（tǒng）一校對時間;複核（hé）閥門(尤其是超越管)狀態，抽空（kōng）窨井存水便於操作;供水調度（dù）中心及（jí）其他水（shuǐ）廠做好水（shuǐ）量調整準（zhǔn）備。
3．4 校驗實施
根據（jù）整體方（fāng）案的部署（shǔ），A 水廠對其出廠管上的（de） 1 個水流（liú）量計進（jìn）行容積（jī）法校驗，具體實施（shī）步驟（zhòu）如下（xià）。
*先，將水（shuǐ）廠清（qīng）水（shuǐ）池調（diào）至高水位，所在城市（shì）的其他水廠（chǎng）也相（xiàng）應放高清水池水位以（yǐ）防意外（wài）;測量前 1 h 降低水廠出水負荷;關閉水廠（chǎng）沉澱池（chí）進水閥，將沉澱池液位降至（zhì）出水槽以下;關閉自用水，關閉加礬泵，關閉加（jiā）氯水射器（qì）增壓泵，關（guān）閉臭氧發生（shēng）器，停（tíng）尾水生產;停提升泵，關閉砂濾池（chí）和炭（tàn）濾池相應的進出水閥（fá）門;上述工作及人員到位後，待各測量點的（de）液位波（bō）動緩（huǎn）慢（màn）穩定時，現（xiàn）場指揮宣（xuān）布（bù）開始測量，各個測量點工（gōng）作人員記錄初始水位 H 1 ，電磁流（liú）量計初始值 Q 1 和起始時刻 t 1 ;每隔（gé） 3 min 進（jìn）行一次（cì）測量（liàng）數據的（de）記錄（lù）;測量期間逐步增大流量，再逐步（bù）回調流量;現場指揮宣布（bù）測量結（jié）束，*後一次記錄各（gè）點測量數據;A 水廠恢複（fù）生產，恢複正常調度。此後，搜（sōu）集（jí）、匯（huì）總各（gè）類記錄數據，進（jìn）行後續（xù）的統計分析工（gōng）作。
4 結果分析（xī）探討
A 水廠出廠電磁流量計的校驗測量從 2017 年 4 月 11 日 13 ∶35 開（kāi）始至 15 ∶08 結束（shù），統計總體偏差為－3. 13%，因構築（zhù）物容積的計算依據（jù）圖紙，其與實際尺寸可能存在（zài）差異（yì），此外，計算過程中沒（méi）有考慮粉（fěn）刷（shuā）層厚度、蒸發量（liàng）的影響等（děng），該偏（piān）差值（zhí）在可接受範圍內。此次統計中的偏差 =(電（diàn）磁流量計讀數 － 總體積（jī）變化) /總體積變化（huà） ×100，結（jié）果若為負則表示（shì）出廠流量（liàng）計計量小於實際出（chū）水（shuǐ）量，為正，則反之（zhī）。測量中的幾（jǐ）點體會探討（tǎo）如（rú）下。
4．1 各構築物水量（liàng）變化對結果的（de）影響
據統計，各構築物的水量占比如表 1 所示。

表 1 的統計結果表明，在測量過程（chéng）中，沉澱池、砂濾池等部分水量流入提升（shēng）泵房，因此（cǐ），在測（cè）量（liàng）過（guò）程中對於水位（wèi）有（yǒu）可能上升的測量點（diǎn），要注意觀察其水位上升不（bú）能超過堰口（kǒu），造（zào）成水量（liàng）統計失（shī）誤（wù）。由於清水（shuǐ）池前閥門沒有關（guān）閉，吸水井、清水池有少量水通過管（guǎn）道流入前工（gōng）藝構築（zhù）物。此外，本次的測量結果也（yě）表明（míng），容積法校驗電（diàn）磁流（liú）量計中需（xū）要（yào）重點（diǎn）關注並準（zhǔn）確測量的是吸水井和清水池的水量變化。
4．2 液位儀與人工標（biāo）尺間的差異
液位的（de）測量是整個容積法校（xiào）驗的重點，其準確度直接關乎計（jì）量（liàng）結果。由於（yú）液位（wèi）儀信號非數字傳輸，在測（cè）量過程中安裝了人工標尺這一液位簡（jiǎn）易測量裝（zhuāng）置，供校核液位（wèi）儀使（shǐ）用。將（jiāng）測量的（de）累計液（yè）位差同（tóng）液位儀（yí）(中控、現場)測得數（shù）據進行比（bǐ）較，如圖（tú） 1 所示。

由圖 1 可知（zhī），人工標尺測（cè）得的（de）液位差值與（yǔ）現場液位儀（yí）基本吻合（hé），其變（biàn）化一致，但中控液位儀顯示的數據呈現（xiàn）一定的滯後性，這同信號的傳（chuán）輸距（jù）離與解析方式相關。在日後（hòu）的測量過程中，對於（yú）吸水井和清水（shuǐ）池這些對測量結果影響較大的地方，需進行（háng）人工標尺讀數，或（huò）對（duì）儀表校驗後進行（háng）現場（chǎng）讀數（shù）記（jì）錄（lù）。
4．3 清（qīng）水池測量點的選擇（zé）
由於清水池麵積較大，在測量過程中，在清（qīng）水（shuǐ）池的初段（duàn）、中（zhōng）段、末端與溢流（liú）井共 4 處安裝了相應的液位（wèi）測（cè）量裝置。對這 4 處數（shù）據進行統計（jì）發現（xiàn），雖然其絕對值存在差異，但累計液位差（chà）完（wán）全吻（wěn）合，這表明某一點基本能反應清（qīng）水池的（de）液位（wèi）變化，後續（xù）測量工作可隻選（xuǎn）取一個點位。
4．4 不同流速區（qū）間偏差
本次測量兼顧了不同的流（liú）速區間，在不同（tóng）流速(0. 30、0. 42、0. 58、0. 84、0. 98、1. 40 m/s)區間的偏差分別是 －3. 65%、－5. 35%、－4. 24%、－3. 95%、－3. 35%、－1. 62%，如圖 2 所（suǒ）示。

圖 2 的結果（guǒ）顯（xiǎn）示，容積法（fǎ）校驗電磁流量計累計偏差（chà）開始階段不穩定，後（hòu）期趨於（yú）穩定，在 －3. 0%附（fù）近。這是測量中不可避（bì）免存在（zài）某幾個時刻(特別出廠水流量改變時)某些測量點液位波動較（jiào）大，導致（zhì）記錄（lù）數（shù）值與真（zhēn）實情況存有較大（dà）差異，一開（kāi）始（shǐ）累（lèi）計出水總量較少（shǎo），偏差會相對放大，在（zài）後（hòu）期累計水量大，這一（yī）原因導致的偏差減少（shǎo），偏差值也（yě）趨（qū）於穩定。
另外（wài），不同流速下，容積（jī）法計算值與電磁流量計測量值間偏差不同（tóng），同**速不（bú）同間隔（gé）區間統計的偏差不完全接近，這可能是（shì）某（mǒu）**速區間測量時（shí）段隻有 20～30 min，沒（méi）有（yǒu）足夠長的（de）穩定時間導致的。在這一（yī）期間，構築物內（nèi）液位變化（huà）不（bú）大，如果讀數存在微小偏差（chà），計（jì）算的相對偏（piān）大就會較（jiào）大（dà）。在今後工作中，可（kě）以隻選取（qǔ）2～3 個（gè）流速區間，每個流速（sù）區（qū）間時間盡可能長，以收集較長的穩定時間（jiān）段數據，使統計的（de）偏（piān）差（chà）數（shù）據（jù）更具說（shuō）服力（lì）。
4．5 同清水池容積法的（de）比較
一般采用（yòng）容積法校驗（yàn）出廠流量計計算的（de）都是清水池（chí）和（hé）吸水（shuǐ）井（jǐng）容（róng）積，即清水池容積法。需要（yào）關閉清水池前閥（fá）門（mén），為檢（jiǎn）驗閥門的閉合度（dù），還需等（děng）待一（yī）段時（shí）間(至少 10 min)，觀察清水（shuǐ）池液位變化情況，如出（chū）現升高或降（jiàng）低，還需重新檢查直至穩定。在這一過程中（zhōng），對於隻有一根出廠管道的水廠，還會涉及到清水泵房水泵的（de）關停動作。
本文所（suǒ）采用的容積法，同清水池容積法比較，準備工作和測量過程一樣都需要動用較多（duō）的人力物力，雖（suī）然較後者（zhě）計（jì）算（suàn）工作量（liàng）增加很多，但校驗過程中動作較少，尤其是（shì）閥門的啟閉操作（zuò）;另外，如水廠（chǎng）工藝不（bú）變（biàn）化，構築物無新建（jiàn）、改擴（kuò）建等情況，後續的（de）校驗（yàn）中可以一直（zhí）沿（yán）用（yòng）該（gāi）計算方案。
5 結語
實（shí）踐證明，容積法校（xiào）驗出廠水流量（liàng）計的方法（fǎ）可行。
在該方法中，吸水井和清水池的水量變化對*終結果影響*大，務必力求準確，為盡（jìn）可能減少絕對誤差，*好在竣（jun4）工時，用高精度鋼尺實測其數據，留作日後測試用;液位（wèi）測量是容（róng）積法的核心，其準確度直接關乎*後的計量結（jié）果，建議在測量點現（xiàn）場讀數（shù），如果有液（yè）位儀，測量前需校正（zhèng）;測量過程中避免水量（liàng）突變造成構築物內液麵波動較大，影響測（cè）量讀數;一（yī）般水（shuǐ）量緩慢調節時（shí），清水池內初（chū）段、中段（duàn）、末端（duān）的液位變化基（jī）本（běn）一（yī）致，其測量點的選取可根據實際安裝（zhuāng）條件選取（qǔ）一點即（jí）可;某**速測量時間宜（yí）盡可能長，這樣在同**速下，可搜集到較長的穩定時間段數（shù）據（jù），統計分析結果（guǒ）更（gèng）準確更有說（shuō）服力。此外，在容積法實（shí）施（shī）過程中（zhōng），對於水位（wèi）有可能上（shàng）升的地（dì）方，要注意觀察其（qí）水位上升（shēng）不能超過堰口，造成水（shuǐ）量統計（jì）失誤;需密切（qiē）關注清水池水位變化情況（kuàng），確保（bǎo）其在測量結束後（hòu）不（bú）因水位過低而影響正產生產。
用容積法校驗出（chū）廠電（diàn）磁（cí）流量計，初（chū）次進行（háng）時方案製定與計算工作量較（jiào）大，測量過（guò）程需動用較多的人（rén）力（lì）物力，但（dàn）經實踐（jiàn）積累（lèi）一（yī）定（dìng）經驗後，在日後的複校工作中將（jiāng）會較好（hǎo）開（kāi）展，且（qiě）其曆次校（xiào）驗結果具有相當（dāng）直觀可靠（kào）的對比意義。

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