南京巴斯克儀表有限公司
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2009 年夏澆，夾馬口泵站與夾馬口干渠站水量交接方式由人工流速儀測(cè)流變革為插入電磁流量計(jì)計(jì)量。
流量計(jì)投入運(yùn)行以后，給交接雙方管理者的總體印象是穩(wěn)定性特別差、誤差特別大。2010 年12 月9 ～10 日用流速儀校核的流量為2. 0m3 /s，而流量計(jì)卻平均偏大0. 533m3 /s，造成干渠站千噸·公里損失指標(biāo)嚴(yán)重虧損。通過(guò)對(duì)2009 年夏澆至2011 年春澆年灌溉運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，初步摸索出了以下規(guī)律: 千噸·公里損失指標(biāo)正常時(shí)，干渠站和夾馬口泵站雙贏; 指標(biāo)浮動(dòng)時(shí)，干渠站持平或虧損，夾馬口泵站虧損; 指標(biāo)失實(shí)時(shí)，干渠站嚴(yán)重虧損，夾馬口泵站單耗指標(biāo)低于理論值范圍。
電磁流量計(jì)運(yùn)行的不穩(wěn)定性打破了內(nèi)部管理平衡，造成管理指標(biāo)嚴(yán)重失真，嚴(yán)重干擾了內(nèi)部的正常管理秩序和管理方向。尤其是干渠站因水量無(wú)故虧損而受罰，挫傷了職工的積極性和創(chuàng)造性。
【問(wèn)題剖析】
【流量計(jì)工作原理】
電磁流量計(jì)安裝于水泵出口的鋼制管件上，數(shù)字儀表置于調(diào)度值班室的儀表柜中; 二者間用數(shù)據(jù)線連接，將電磁流量計(jì)的流速信息傳輸?shù)絻x表，并計(jì)算、顯示相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。其工作原理是: 將泵站壓力輸水管道的直徑參數(shù)輸入儀表計(jì)算出過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，電磁場(chǎng)掃描通過(guò)流量計(jì)斷面的瞬時(shí)流速，儀表?yè)?jù)此顯示水泵機(jī)組的瞬時(shí)流量和累計(jì)水量值。
【問(wèn)題分析】
由電磁流量計(jì)的工作原理可知: 當(dāng)管道中通過(guò)的流體全部為水時(shí)，儀表的顯示是準(zhǔn)確無(wú)誤的，對(duì)應(yīng)的千噸·公里損失指標(biāo)正常; 當(dāng)水體中夾雜少量氣體時(shí)，機(jī)組由于氣蝕而效率下降，表現(xiàn)為泵站單耗上升、千噸·公里損失指標(biāo)浮動(dòng); 當(dāng)含氣量大到一定的程度時(shí)，機(jī)組由于做功少而單耗下降，對(duì)應(yīng)的千噸·公里損失指標(biāo)則失實(shí)。
【誤差計(jì)算】
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，當(dāng)水中混有1% 空氣時(shí)，水泵效率下降5% ～ 15%，當(dāng)混入10% 時(shí)，水泵就不能工作了。管道中水和氣的運(yùn)行情況是十分復(fù)雜的，只能通過(guò)純物理理論來(lái)進(jìn)行粗淺的分析和計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果可以說(shuō)明生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)生的問(wèn)題，下面以2011 年6 月22日的運(yùn)行數(shù)據(jù)為例計(jì)算如下。
【運(yùn)行參數(shù)】
夾馬口泵站運(yùn)行機(jī)組7 臺(tái)，單機(jī)流量1. 110m3 /s，日提水量737958m3，當(dāng)日單耗0. 275kW·h /m3 ; 干渠站當(dāng)日千噸·公里損失10. 3841m3，按指標(biāo)7m3 核算日虧損40540m3。
【含氣率1%的水量誤差】
a. 體積誤差。假設(shè)水中含氣率為1%，則過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、流量、水量即誤差1%。
b. 物理誤差。以當(dāng)日運(yùn)行的6 號(hào)管道的平均流量Q = 4. 439m3 /s、1400 管道面積A = 1. 539m2 計(jì)算，管道中水平均流速v流量計(jì)= 2. 884m/s。
由牛頓第二定律F = ma = Vρa(bǔ) 可知，將壓力輸水管道中水和氣的作用力F 和微小顆粒的體積V 視為相等，則加速度a 的大小由水和氣的密度ρ 決定，由資料可查得在0. 7MPa 壓力( 夾馬口泵站揚(yáng)程為70m)下常溫ρ氣= 8. 1837kg /m3、ρ水= 1000kg /m3，則a氣=（ρ水/ρ氣）*a水= 122a水。由勻速直線運(yùn)動(dòng)公式vt = v0 + at 可知，假設(shè)水和氣經(jīng)葉輪加壓后在水泵出口的起始速度相等且為零，
則v氣/v水= a氣/a水= 122，由此流量計(jì)測(cè)得的管道中水平均流速v流量計(jì)= 2. 884 = v水× 99% + 122v水× 1%，解得水體實(shí)際流速v水= 1. 305m/s，僅占v流量計(jì)的45. 25%。
c. 合計(jì)誤差。因45. 25% × 99% = 44. 80%，則誤差率為55. 20%。按2011 年6 月22 日水量折算，多計(jì)水量為737958 × 55. 20% = 407353m3。
【以當(dāng)日虧損水量折算水體含氣率】
折算的誤差率為40540 /737958 = 5. 49%。
由此可知，體積誤差很小，可忽略以方便計(jì)算，則
v水/v流量計(jì)= v水/2. 884 = 1 － 5. 49%，解得v水= 2. 726m/s。
設(shè)水體含氣率為x，則v水( 1 － x) + v氣x = v流量計(jì)，即
2. 726( 1 － x) + 122 × 2. 726x = 2. 884，解得x =0. 00048 = 0. 48‰。
【結(jié)果說(shuō)明】
a. 在1% 含氣率的假定下，理論計(jì)算的誤差率55. 20%即為水泵效率的下降值，是經(jīng)驗(yàn)值5% ～ 15%值的近4 倍，恰恰證明了泵體和管路中水和氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的復(fù)雜性，單單依靠理論計(jì)算是不能解釋
清楚的。
b. 以2011 年6 月22 日運(yùn)行數(shù)據(jù)算得的水體含氣率0. 48‰，雖然不是十分準(zhǔn)確，但能證明電磁流量計(jì)的穩(wěn)定性對(duì)水體含氣率十分敏感。
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