第1章 供水机电维护基本知识

1.1 泵站常用仪表

仪表是泵站设备的主要组成部分，在运行中起到监视水泵机组正常运行，及时反映异常现象和准确提供运行数据，为经济运行提供依据的重要作用。泵站的常用仪表分为出水计量表、水力仪表和电工仪表。

1.1.1 出水计量仪表

（1）文氏管流量计。文氏管流量计是由文氏管（作为差压发生部分）及流量记录仪两部分组成。

文氏管是根据文丘里原理设计，通过文氏管中间部分口径缩小，使流速增加同时降低压力，而压力的降低与流速的平方成正比。图1.1.1所示为文丘里（Venturi）流量计。根据这个原理，通过进口与喉管间的压力表来测量流量，其关系式如下：

式中 Q——流量，m3/s；

K——校正系数（在不同流速的情况下用实验方法求得，一般为0.97～0.99）；

A1——进出口直径部分断面面积，m2；

A2——喉管部分断面面积，m2；

Δh——文氏管进口与喉管处的压力差，mH2O；

g——重力加速度，9.81m/s2。

流量记录仪用差压变送器，差压变送器有DBC和CECC型两种型号，其输出信号送入开方计算器，数据自动记录的电子式配套仪表，并与输入微机进行实时数据处理和自动打印供水量数据。

文氏管流量计管理方便、水头损失小、准确性高，即使在小流量时亦能清晰显示流量的变化情况，但在安装时文氏管前后必须有8～10倍进口直径的距离，其间不得安装闸门、弯头、支管等任何管件，口径一般为50～2000mm。

（2）电磁流量计。电磁流量计由电磁流量变送器、电磁流量转换器和电动单元组合仪表配套组成，用来测量导电液体的流量。

作为电磁流量计主要元件的电磁流量变送器，是根据法拉第电磁感应原理工作的，当导电液沿测量管在交变磁场中与磁力线垂直方向运动时，导电液切割磁力线而产生感应电势，在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装了一对检测电板，把这个感应电势检出，根据感应电势和管径，磁力线密度可按下列公式计算出流量，通过转换器放大后输出0～10mA直流信号。

式中 Q——流量，cm3/s；

E——产生的电动势，V；

B——磁力线密度，CGS；

D——管径，cm。

它并与DDZ-Ⅱ型或DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表配套，对流量进行记录、计算、调节控制等。

电磁流量计的特点为结构简单，在测量管内无活动及束流部件，被测介质是在无阻流的光滑直管内流过，几乎没有压力损失。安装、使用方便，对前置直管段的要求不严，但在安装时要考虑检查并严密封闭，电磁流量计的变送器应防止浸水。

（3）超声波流量计。超声波流量计是目前较新颖的流量测量技术，是一种非接触式的测量仪表，可应用于导声的流体。在管道外侧上、下游处设置换能器（或称探头），利用流体传播超声波，采用时频法测量流速，经变换后可显示瞬间流量并由6位电磁计数器显示累计流量。

其流速的计算公式如下：

式中 v——介质沿管轴方向的流速，m/s；

lp——声道长度，m；

T1——超声信号，从换能器1至换能器2的传播时间，s；

T2——超声信号，从换能器2至换能器1的传播时间，s。

通过超声信号传播时间及时间差求得与流量成正比例的介质流速v，然后利用专门的积分方法自动计算出流量。

超声波流量计的特点是夹装在测量管道的外径上，不接触流体，所以是无压力损失、不干扰流速、能节约能源、并适用于大口径的流量计。因该流量计的造价基本上与被测管道的口径大小无关，所以口径愈大，优点愈显著，安装维修方便，不需要切断流体，不影响管道内流体的正常流通。

国内大型超声波流量计一般由电子组合和超声波换能器两部分组成。有夹装式和1-4声道混式两种类型，其直管段长度和精度为：单声道、夹装式、混式直管段大于20倍管径时精度为1.5%；双声道、混式直管段大于10倍管径时精度为1%；四声道、混式直管段大于5倍管径时精度为0.5%。

（4）均速管流量计。均速管流量计是由笛型均速管、差压变速器、开方计算器和自动记录仪等组成，是适用于大口径管道测量流量的仪表。其主要部件为笛型均速管，它由壳体和正负导压管等组成，壳体的一侧开有4个（或8个）φ8孔径的感受孔，插入水管中接受迎来的流速。在壳体内部经自动平均后由正负导压管输出平均压差，经差压变送器转换为0～10mA直流电信号再输入开方计算器计算瞬时流量和累积流量，瞬时流量进行自动连续记录，其计算公式如下：

式中 Q——输水管流量；

Vw——平均流速；

D——输水管管径；

ΔH——均速管的差压；

C——流速系数（经实际测定进行标定采取0.62）。

均速管流量计是属于速度型的一种流量计，它是从毕托管流速计演变而来的，其优点是利用具有数理根据的科学开孔法，直接输出平均压差换算成水管断面上平均流速，从而得到水管的流量，并且具有结构简单、使用方便、造价低廉、可自行加工制造的特点。

1.1.2 水力仪表

（1）压力表。压力表装在水泵的出水管上，指示水泵的出水压力，也称为出水扬程，压力表一般采用单圈弹簧管压力表，实行法定计量单位后，压力表的计量单位改为兆帕（MPa），如扬程以米水柱计，1MPa相当于102m水柱。图1.1.2所示为常用流量计与压力表。

【例1.1.1】压力表读数为0.5MPa，则其扬程为多少米水柱高？

解：如扬程以米水柱高度计，1MPa相等于102m水柱。则其扬程为51m水柱高。

（2）真空表。真空表装在水泵的吸水管上，指示水泵的吸水真空值也称为吸水扬程，真空表一般采用单圈弹簧管真空表，实行法定计量单位后，真空表的计量单位为兆帕（MPa），其最大真空值为0.1013MPa，相当于760mmHg标准大气压，以米水柱计1MPa相当于102m。

【例1.1.2】真空表读数为0.06MP，则其最大真空值应为多少？

解：如扬程以米水柱高度计，1MPa相等于102m水柱。则其最大真空值应为0.06×102=6.12m。相对压强为-6.12m，即比一个大气压低的值。

（3）压力真空联成表。水泵安装在地下式或半地下式的泵房内，从清水池吸水，清水池的水位有时会高于水泵轴线以上产生压力，因此在水泵吸水管上应装置压力真空联成表对正负压力都能指示，从而得到正确的计量。压力真空联成表的结构由压力和真空值两部分组成，0位以上为压力部分，0位以下为真空值部分，现计量单位一般为兆帕（MPa）。

1.1.3 电工仪表

详见《供水机电运行与维护》系列第2分册中1.4。