电池供电超声流量计的技术优势

电池供电超声流量计的技术优势

 

白静（中国石化北京燕山水务气体管理中心北京市燕山区102500）

 

摘要：本文首先对目前供水行业普遍使用的机械式水表始动流量高、压损大所造成的产销差率高和送水单位耗电量大的问题进行了分析并对电池供电超声流量计的原理做了详细介绍，同时将电池供电超声流量计和机械式水表主要技术指标进行了对比，对电池供电超声流量计的实际应用效果和经济效益分析做了详细的论述，提出了新一代多声路电池供电超声流量计为供水企业进一步降低产销差率，提高经济效益提供了一种科学的解决方案。

 

关键词：产销差率；电超声流量计；始动流量；压力损失

 

随着水资源日益紧张，各自来水公司对水表计量性能的要求逐步提高，各种计量仪表也在为适应供水行业的计量要求不断改进，从传统的旋翼式机械表向水平螺翼、垂直螺翼以及子母表等发展,同时，电子类水表的应用范围在不断扩大；电池供电超声流量计自2003 年底推出后以其高准确度、低始动流量、无压损、量程比宽等特点迅速在供水行业中得到广泛使用，随着超声测流技术的不断进步，电池供电超声流量计的技术也在不断发展，下面就多声路电池供电超声流量计原理、结构及在小流量计量、降低压损等方面产生的经济效益做一简单介绍。

 

一、电池供电超声流量计测流原理

 

超声测流原理是利用超声波换能器产生超声波并使其在水中传播；当超声波在流动的水中传播时产生“传播速度差”，该速度差与水的流速成正比，电池供电超声流量计就是利用了这一原理并因此又被称为速度差法电池供电超声流量计【1】。下面的图示描述了电池供电超声流量计的测量原理。

 

t1 = D/cosα

 

C +V ×sinα

 

t2 = D/cosα

 

C -V ×sinα

 

A、B：超声波传感器t1 、t2 ：为超声波传播时间D:管道直径V:管段中水的流速C:超声波在水中的传播流速电池供电超声流量计测量流量计算数学模型比较传统的单截面的多声路布置，采用双截面声路结构，能进一步增加测量断面，在测量断面上平行布置N 组测量声路，将各声路测得的流速进行加权积分求得面平均流速。

 

V =Σi =1

 

n

 

Ki*Vi

 

由此求得流量：Q=S*V

 

在以上两式中：

 

V——面平均流速；Ki——第i 声路加权积分系数；Vi——第i 声路测得的流速

 

S——管路截面面积；Q——断面通过流量；i ——声路编号（1-18）

 

二、电池供电超声流量计主要技术特点

 

1.从技术指标及各应用用户的实际检测可以看到，电池供电超声流量计0.0025-0.005m/s 的始动流速相比国内其它同类产品，技术指标要高3-5 倍。因为其卓越的低流速测量性能，从而为企挽回在供水过程中普遍存在的低流速状态下的计量损失；

 

2.采用标准管段式超声波传感器，测量精度高，无机械转动部件，不受水锤及超大流量冲击的影响，不易损坏，维护量极小；

 

3.超声传感器为直通式管段结构，无压力损失，大大降低水泵电机能耗，节电效益非常显著；

 

4.在数字化技术的基础上对电路进行了微功耗设计，整机功耗小于0.8mW，内置一节3.6v 锂电池供电，可保证仪表在每秒一次的测量和显示周期的基础上连续工作6 年以上，填补了国内空白，在保证测量精度的基础上解决了其它流量计野外测量无电源的问题，同时杜绝了自然断电、人为断电造成的漏损，从而在仪表本身解决了供需矛盾；

 

5.具有多种标准输出接口和GSM 无线传输功能，利用GSM公网进行无线传输，组成GSM 水流量无线监控系统，尤其适合水务系统对水资源利用情况的监督管理和付费控制。杜绝人工抄表带来的误差、“人情水”等人为因素造成的失水，减少人员费用、降低管理成本。

 

三、单声路、多声路电池供电超声流量计与机械水表

 

表1 主要技术性能指标对比（以DN200口径为例）

 

电池供电超声流量计的计量增收效果漏损率一直是影响供水企业经济效益的重要指标。

 

四、电池供电超声流量计的节电降耗效果

 

“送水单位耗电量”是影响供水企业经济效益的另一个重要指标，也是节能降耗任务指标之一，而机械式水表较大的压损会造成“送水单位耗电量”的增加。由于水资源和能源日趋紧缺，水价和电价不断提高，降低“送水单位耗电量”不仅可以提高供水企业的经济效益，同时对节水节能也有着深远的意义。但由于机械式水表的原理所决定，要想从根本上解决问题就必须在计量技术方面有所突破。

 

通过电池供电超声流量计与机械式水表压力损失实验的一系列数据对比分析，可直观的总结出电池供电超声流量计在节能降耗方面的效果。

 

1.电池供电超声流量计与机械式水表压力损失实验A 选取电池供电超声流量计DN100（四声路）一台，DN100无结构标准管段一个，国内某知名厂家的垂直螺翼式水表DN50、DN80、DN100、DN150 各一台；B 使用MDM460 型差压变送器，标称精度0.25%；C DN100 电池供电超声流量计、DN100 无结构标准管段在各流速点下压力损失实验。

 

表2 DN100电池供电超声流量计、

 

DN100 无结构标准管段在各流速点下压力损失表D 垂直螺翼式水表压力损失实验：表3 垂直螺翼式水表在各流速下压力损失表2.电池供电超声流量计的节能降耗效果对比通过以上的压力损失对比实验，可以得出:

 

A 因安装电池供电超声流量计造成的管网中压力损失与安装直通管段的压力损失基本相同，即可将电池供电超声流量计视为直通管段，不会造成因安装电池供电超声流量计增加管网的压力损失；

 

B 机械式水表的压损随着口径、流速的增大而增大；

 

C 按计算损耗功率的公式：功率（W）=帕斯卡（pa）* 流量（m3/h）计算的电池供电超声流量计与机械式水表的功率损耗对比【3】：

 

表4 电池供电超声流量计与机械式水表的功率损耗对比表

 

六、电池供电超声流量计与机械水表对比产生的经济效益

 

每年因机械式水表压力损失造成的能源消耗换算成电能消耗造成的经济损失巨大，而电池供电超声流量计因压力损失很小，电能损失几乎可以忽略不计；按工业用电单价0.82 元/度计算，电池供电超声流量计与机械式水表因压力损失造成的电费损失对比如下：

 

表5 电池供电超声流量计与机械式水表因压力损失造成的电费

 

损失对比表七、与流量计、无线远传组成的流量监测系统随着网络的普及和供水企业计量管理水平的提高，利用移动公司GSM/GPRS 网络提供的短信服务的数据通道，由双插入式超声流量计、电池供电超声流量计、GSM/GPRS 无线数据传输设备、管理软件等组成的无线远传监测系统，可以为用户提供高速、安全的无线数据传输通道，实现用户数据的透明传输、监测、查询、汇总等功能；

 

结语

 

电池供电超声流量计的广泛应用是水计量的一次革命。上述实验数据及对比分析充分说明：应用电池供电超声流量计不仅可以为供水企业创造可观的经济效益，同时也使供水企业的计量管理更加科学化和现代化，特别是在水资源和能源日益短缺的今天，其社会效益更是难以估计。

 

参考文献：

 

【1】浅议电磁流量计在运行中的故障分析，张成杰，2006：11-15.

 

【2】超声波流量计的使用考虑要点，梁景峰，仪表技术，2007，11（5）：72-75.

 

【3】仪表维修工，沈疏亮，2003：43-45.

 

作者简介：白静，男，助理工程师，1992 年毕业于北京燕山石油化工学校仪表自动化专业，现从事仪表设备管理工作。

 

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