自來水流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)研究

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和水平的進(jìn)步，**對(duì)重點(diǎn)污染源采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)迅速普及，業(yè)內(nèi)明文規(guī)定以在線測(cè)量的數(shù)據(jù)作為排污收費(fèi)的重要依據(jù)，因此關(guān)于廢水廢氣處理的自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備在環(huán)境管理上的作用越來越受到重視。目前，為了規(guī)范污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的使用、管理，**環(huán)保部對(duì)于加強(qiáng)污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備管理已經(jīng)出臺(tái)了多項(xiàng)制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。但因?yàn)槭芟抻诟鞯氐恼J(rèn)識(shí)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，目前污染源廢水流量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性審核制度和程序還不完善，而廢水流量是核定廢水中污染物排放總量的主要參數(shù)，因此導(dǎo)致污染源廢水自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確反映重點(diǎn)污染源主要廢水污染物排放的真實(shí)狀況，距離為總量減排提供科學(xué)依據(jù)還有相當(dāng)?shù)木嚯x。

目前國內(nèi)的廢水流量的測(cè)量，基本都是采用的是電磁流量計(jì)，因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的本身的優(yōu)良特性，對(duì)于測(cè)量水性介質(zhì)，無論是在供水行業(yè)還是在廢水的流量測(cè)量領(lǐng)域都有著其他流量計(jì)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
本文較系統(tǒng)地研究了自來水流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)的現(xiàn)狀，根據(jù)電磁流量計(jì)的測(cè)量原理，在充分考慮其不確定度產(chǎn)生因素的基礎(chǔ)上，以科學(xué)性和可操作性為原則，對(duì)技術(shù)檢查內(nèi)容做出設(shè)計(jì)，從而填補(bǔ)自來水流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)的空白。根據(jù)設(shè)計(jì)出的技術(shù)檢查內(nèi)容對(duì)部分安裝了電磁流量計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開展有效性判別試點(diǎn)工作，結(jié)果表明該技術(shù)檢查內(nèi)容具有較強(qiáng)的使用性。該文以電磁流量計(jì)為研究對(duì)象，研究自來水流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)。
一、 自來水流量計(jì)使用的現(xiàn)狀
2013年開始，根據(jù)浙江省環(huán)保廳刷卡排污總量控制制度的要求，截至2016年年底作為廢水刷卡排污系統(tǒng)配套設(shè)施，自來水流量計(jì)全省共安裝了1700余套。
我國的電磁流量計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為下面幾種，分別是流量計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、流量計(jì)檢定規(guī)程、校準(zhǔn)要求、產(chǎn)品技術(shù)要求、性能評(píng)定方法和使用方法。其中測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是由建設(shè)部門頒布的，涵蓋了流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、流量公式、制作、安裝、水頭測(cè)量、綜合誤差分析及維護(hù)等方面內(nèi)容；計(jì)量檢定規(guī)程和校準(zhǔn)要求分別是由計(jì)量部門頒布的，主要規(guī)定了對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、性能、不確定度等進(jìn)行定期檢測(cè)和校準(zhǔn)，確保流量測(cè)量的不確定度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；環(huán)保產(chǎn)品技術(shù)要求環(huán)保部門頒布的，規(guī)定了電磁流量計(jì)的技術(shù)要求、檢驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、運(yùn)輸和貯存的要求，是流量計(jì)進(jìn)入環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域使用的門檻；性能評(píng)定方法和使用方法是由計(jì)量部門頒布的，規(guī)定了電磁流量計(jì)用于測(cè)量充滿封閉管道中導(dǎo)電液體流量的使用和性能檢測(cè)方法，涉及安裝、運(yùn)行、特性及校準(zhǔn)。這幾種技術(shù)中，測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)，其他標(biāo)準(zhǔn)是保證測(cè)量準(zhǔn)確的外部質(zhì)控要求。
我國目前電磁流量計(jì)的實(shí)際使用過程中真正在實(shí)施的外部指控手段只有計(jì)量部門開展的計(jì)量檢定，周期一般為兩年或以上。由于兩次檢定期間間隔時(shí)間較長，盡管管道、電磁流量計(jì)等設(shè)施一般不會(huì)產(chǎn)生大的問題，但存在企業(yè)生產(chǎn)工況變化導(dǎo)致的排水量和水質(zhì)的變化、流量計(jì)的工作狀態(tài)的變化、流量計(jì)零點(diǎn)漂移等因素，對(duì)廢水流量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性均會(huì)產(chǎn)生較大的影響。而環(huán)保部門在兩次檢定期間缺少對(duì)電磁流量計(jì)必要的外部質(zhì)控手段及規(guī)范，導(dǎo)致環(huán)保部門在開展自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性審核時(shí)，流量監(jiān)測(cè)結(jié)果的有效性審核至今仍然空缺。因此，在當(dāng)前的環(huán)境管理要求條件下，亟需制定符合我省的電磁流量計(jì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)規(guī)定。
二、 自來水流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)研究
2.1 電磁流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)內(nèi)容設(shè)計(jì)的基本思路
根據(jù)自來水流量計(jì)的測(cè)量原理，研究影響該方法測(cè)量不確定度的各種因素，包括：①一次裝置安裝位置及安裝管道的規(guī)范程度；②測(cè)量精度的檢查（零點(diǎn)漂移、測(cè)試比對(duì)）；③結(jié)構(gòu)尺寸的不確定值。在充分考慮上述不確定度產(chǎn)生因素的基礎(chǔ)上，按照既抓住影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵點(diǎn)，又須簡便易行，保證流量測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的基本原則進(jìn)行簡化，對(duì)檢查內(nèi)容做出設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)出的檢查技術(shù)內(nèi)容對(duì)部分安裝了電磁流量計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開展有效性判別試點(diǎn)。
2.2 電磁流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)的基本內(nèi)容
自來水流量計(jì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判別可以看作為計(jì)量檢定的期間核查，從現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢定技術(shù)內(nèi)容、管道結(jié)構(gòu)、流量計(jì)狀態(tài)、日常運(yùn)行維護(hù)情況、生產(chǎn)工況的變化等幾個(gè)方面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查。因此本規(guī)定將工作程序分為檢查流量計(jì)檢定**及設(shè)備清單、檢查一次裝置安裝位置及安裝管道、準(zhǔn)確性試驗(yàn)、流量計(jì)運(yùn)行維護(hù)情況、數(shù)據(jù)處理情況檢查、流量的變化情況檢查。
2.2.1 檢查流量計(jì)檢定**及設(shè)備清單
檢查內(nèi)容設(shè)計(jì)：電磁流量計(jì)是否通過計(jì)量檢定是保證流量測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提，因此開展流量計(jì)運(yùn)行情況的監(jiān)督檢查*先要檢查流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢定**。電磁流量計(jì)可以通過該項(xiàng)的檢查內(nèi)容來判斷流量計(jì)是否符合相關(guān)性能的要求。
檢查內(nèi)容：檢查流量計(jì)檢定**是否由具備流量檢定資質(zhì)的單位出具，同時(shí)檢查流量計(jì)的類型、主要參數(shù)及流量計(jì)的檢定結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，由排污企業(yè)出具流量計(jì)設(shè)備清單和流量計(jì)檢定**，再進(jìn)行如下檢查：①對(duì)照設(shè)備清單在現(xiàn)場(chǎng)逐一察看，檢查設(shè)備的完整性；②流量計(jì)檢定**的檢查內(nèi)容為：出具**的單位是否有檢定資質(zhì)；檢定**是否過期；不確定度檢定結(jié)果是否合格。
2.2.2 檢查一次裝置安裝位置及安裝管道
檢查內(nèi)容設(shè)計(jì)：根據(jù)《密閉管道中導(dǎo)電液體流量的測(cè)量電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法》GB/T18659-2002中要求一次裝置安裝位置的上游直管段長度不小于10倍管道公稱直徑及下游直管段長度不小于5倍管道公稱直徑，考慮到公稱直徑在實(shí)際測(cè)量過程中較難測(cè)試，將此處公稱直徑的要求改為外徑以便于更具可操作性，同時(shí)規(guī)定了管道外徑測(cè)量方法。
檢查內(nèi)容：采用測(cè)量精度達(dá)5mm的卷尺測(cè)量上下游直管段長度及管道外徑，管道外徑應(yīng)至少測(cè)量3次，3次的測(cè)點(diǎn)平均分布在整個(gè)直管段中以測(cè)量的平均值作為*終值。
同時(shí)考慮有效性與可操作性，將《密閉管道中導(dǎo)電液體流量的測(cè)量電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法》GB/T18659-2002中安裝一次裝置的管路中來排除聚集在管道中氣體的措施、管道內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑尺寸要求作為檢查內(nèi)容。
檢查安裝一次裝置的管路中有無充分的措施來排除聚集在管道中的氣體，以確保經(jīng)過流量計(jì)的廢水始終保持滿管流；檢查流量計(jì)上下游連接處的管道內(nèi)徑是否一致，且管道內(nèi)徑是否不小于流量計(jì)內(nèi)徑但不大于±3%。
2.2.3 準(zhǔn)確性試驗(yàn)
檢查內(nèi)容設(shè)計(jì)：考慮到自來水流量計(jì)均為長期運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)無法暫停。通過在研究國內(nèi)外相關(guān)資料，總結(jié)近些年浙江計(jì)量技術(shù)監(jiān)督部門的現(xiàn)場(chǎng)檢定經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》JJG 1033、《管道式電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)要求》CJ/T 364、《密閉管道中導(dǎo)電液體流量的測(cè)量電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法》GB/T18659-2002、《封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測(cè)量電磁流量計(jì)的使用方法》GB/T18660-2002中的相關(guān)內(nèi)容確定了這一檢查項(xiàng)目的主要工作程序及內(nèi)容。大量的實(shí)踐也證明了其可操作性、有效性。
檢查內(nèi)容：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可采取以下任意一種方法。
2.3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法
按標(biāo)準(zhǔn)表使用方法的要求（參考CJ/T 364或儀器使用說明），將其串聯(lián)安裝在電磁流量計(jì)上游或下游的管道上進(jìn)行流量測(cè)試，連續(xù)測(cè)試不少于5分鐘，取測(cè)試平均值與同時(shí)段電磁流量計(jì)測(cè)試的平均值進(jìn)行準(zhǔn)確度計(jì)算，其相對(duì)誤差應(yīng)不大于±5%。
2.3.3.2 零點(diǎn)漂移校準(zhǔn)法
斷開傳感器勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)換器之間的電纜連接，保持電*信號(hào)線的電纜連接，檢查后通電預(yù)熱15min以上。將轉(zhuǎn)換器中的參數(shù)設(shè)置恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，持續(xù)觀測(cè)15min，每5min記錄轉(zhuǎn)換器的瞬時(shí)流量顯示值qoi。取絕對(duì)值*大的值與電磁流量計(jì)量程相比較，得到零點(diǎn)漂移δq0，零點(diǎn)漂移絕對(duì)值不大于5%。
2.2.4 檢查流量計(jì)運(yùn)行維護(hù)情況
檢查內(nèi)容設(shè)計(jì)：電磁流量計(jì)測(cè)量精度與各個(gè)測(cè)量部件的日常運(yùn)行情況密切相關(guān)，所以日常的儀器維護(hù)是確保測(cè)量精度的重要手段，而日常維護(hù)的同時(shí)要及時(shí)進(jìn)行記錄，確保數(shù)據(jù)的可溯源性。
檢查內(nèi)容：檢查流量計(jì)維護(hù)的檔案資料，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，重點(diǎn)檢查：①流量計(jì)的日常維護(hù)是否責(zé)任到人；②流量計(jì)的日常維護(hù)檔案記錄，零點(diǎn)是否定期校準(zhǔn)。
2.2.5 檢查數(shù)據(jù)處理情況
檢查內(nèi)容設(shè)計(jì)：根據(jù)污染源自動(dòng)數(shù)據(jù)有效性審核內(nèi)容與方法中關(guān)于設(shè)備運(yùn)行率和數(shù)據(jù)傳輸率的相關(guān)要求，確定了這一檢查項(xiàng)目的主要工作程序及內(nèi)容。
檢查內(nèi)容：調(diào)閱流量計(jì)歷史數(shù)據(jù)庫，檢查流量數(shù)據(jù)的異常、缺失及處理情況，檢查流量小時(shí)數(shù)據(jù)及日?qǐng)?bào)表，計(jì)算流量數(shù)據(jù)的獲取率（正常的小時(shí)流量數(shù)據(jù)量/排污小時(shí)數(shù)），不應(yīng)小于90%。
2.2.6 檢查流量的變化情況
檢查內(nèi)容設(shè)計(jì)：考慮到電磁流量計(jì)均有一個(gè)*小測(cè)量范圍，如實(shí)際流量低于該值則測(cè)量精度將無法保證。為確保測(cè)量精度待測(cè)流量應(yīng)不小于*小測(cè)量范圍，同時(shí)流量值也不宜超過量程的100%。顯然，如果流量測(cè)量結(jié)果平均大于流量計(jì)量程的100%時(shí)，也是不合適的。
檢查內(nèi)容：隨即調(diào)取一天的歷史水量平均值，判斷該平均值是否在儀器測(cè)量量程的范圍內(nèi)。
三、 試點(diǎn)結(jié)果及結(jié)論
隨機(jī)選取了10套電磁流量計(jì)進(jìn)行有效性審核檢查試點(diǎn)，檢查結(jié)果見下表。
結(jié)果表明：①有3家通過計(jì)量檢定，6家檢定**過期，1家未進(jìn)行檢定；②安裝位置均符合要求；③4家通過準(zhǔn)確性試驗(yàn)，6家未通過準(zhǔn)確性試驗(yàn)，相對(duì)誤差分別為：-5.3%、-9.3%、-7.4%、-7.7%、-10.1%、-11%；④流量計(jì)運(yùn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)處理情況、流量的變化情況均符合要求。
可見由于缺乏監(jiān)管，電磁流量計(jì)均存在一定的問題。該文提出的幾個(gè)檢查內(nèi)容簡單易懂、操作方便，對(duì)于完善電磁流量計(jì)有效性審核規(guī)范具有重要意義。另根據(jù)試點(diǎn)結(jié)果，同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表計(jì)不確定的漂移，將準(zhǔn)確性試驗(yàn)要求的5%放寬為10%較為合理。

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