自來(lái)水流量計監測數據有效性判別技術(shù)研究

進(jìn)入二十一世紀以來(lái)，隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和水平的進(jìn)步，國家對重點(diǎn)污染源采用自動(dòng)監測設備實(shí)時(shí)監測技術(shù)迅速普及，業(yè)內明文規定以在線(xiàn)測量的數據作為排污收費的重要依據，因此關(guān)于廢水廢氣處理的自動(dòng)監測設備在環(huán)境管理上的作用越來(lái)越受到重視。目前，為了規范污染源自動(dòng)監控數據的使用、管理，國家環(huán)保部對于加強污染源自動(dòng)監測設備管理已經(jīng)出臺了多項制度和技術(shù)標準、規范。但因為受限于各地的認識水平和經(jīng)濟發(fā)展水平，目前污染源廢水流量自動(dòng)監測數據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，因此導致污染源廢水自動(dòng)監測數據無(wú)法準確反映重點(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)依據還有相當的距離。

目前國內的廢水流量的測量，基本都是采用的是電磁流量計，因為電磁流量計的本身的優(yōu)良特性，對于測量水性介質(zhì)，無(wú)論是在供水行業(yè)還是在廢水的流量測量領(lǐng)域都有著(zhù)其他流量計無(wú)法比擬的優(yōu)勢。
本文較系統地研究了自來(lái)水流量計監測數據有效性判別技術(shù)的現狀，根據電磁流量計的測量原理，在充分考慮其不確定度產(chǎn)生因素的基礎上，以科學(xué)性和可操作性為原則，對技術(shù)檢查內容做出設計，從而填補自來(lái)水流量計監測數據有效性判別技術(shù)的空白。根據設計出的技術(shù)檢查內容對部分安裝了電磁流量計的監測數據開(kāi)展有效性判別試點(diǎn)工作，結果表明該技術(shù)檢查內容具有較強的使用性。該文以電磁流量計為研究對象，研究自來(lái)水流量計監測數據有效性判別技術(shù)。
一、 自來(lái)水流量計使用的現狀
2013年開(kāi)始，根據浙江省環(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配套設施，自來(lái)水流量計全省共安裝了1700余套。
我國的電磁流量計技術(shù)標準分為下面幾種，分別是流量計測量標準、流量計檢定規程、校準要求、產(chǎn)品技術(shù)要求、性能評定方法和使用方法。其中測量標準是由建設部門(mén)頒布的，涵蓋了流量計的結構、流量公式、制作、安裝、水頭測量、綜合誤差分析及維護等方面內容；計量檢定規程和校準要求分別是由計量部門(mén)頒布的，主要規定了對產(chǎn)品規格、性能、不確定度等進(jìn)行定期檢測和校準，確保流量測量的不確定度在標準范圍內；環(huán)保產(chǎn)品技術(shù)要求環(huán)保部門(mén)頒布的，規定了電磁流量計的技術(shù)要求、檢驗項目、試驗方法、檢驗規則、包裝、運輸和貯存的要求，是流量計進(jìn)入環(huán)境保護領(lǐng)域使用的門(mén)檻；性能評定方法和使用方法是由計量部門(mén)頒布的，規定了電磁流量計用于測量充滿(mǎn)封閉管道中導電液體流量的使用和性能檢測方法，涉及安裝、運行、特性及校準。這幾種技術(shù)中，測量技術(shù)標準是基礎，其他標準是保證測量準確的外部質(zhì)控要求。
我國目前電磁流量計的實(shí)際使用過(guò)程中真正在實(shí)施的外部指控手段只有計量部門(mén)開(kāi)展的計量檢定，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(cháng)，盡管管道、電磁流量計等設施一般不會(huì )產(chǎn)生大的問(wèn)題，但存在企業(yè)生產(chǎn)工況變化導致的排水量和水質(zhì)的變化、流量計的工作狀態(tài)的變化、流量計零點(diǎn)漂移等因素，對廢水流量監測的準確性均會(huì )產(chǎn)生較大的影響。而環(huán)保部門(mén)在兩次檢定期間缺少對電磁流量計必要的外部質(zhì)控手段及規范，導致環(huán)保部門(mén)在開(kāi)展自動(dòng)監測數據有效性審核時(shí)，流量監測結果的有效性審核至今仍然空缺。因此，在當前的環(huán)境管理要求條件下，亟需制定符合我省的電磁流量計自動(dòng)監測數據有效性判別技術(shù)規定。
二、 自來(lái)水流量計監測數據有效性判別技術(shù)研究
2.1 電磁流量計監測數據有效性判別技術(shù)內容設計的基本思路
根據自來(lái)水流量計的測量原理，研究影響該方法測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范程度；②測量精度的檢查（零點(diǎn)漂移、測試比對）；③結構尺寸的不確定值。在充分考慮上述不確定度產(chǎn)生因素的基礎上，按照既抓住影響測量結果準確性的關(guān)鍵點(diǎn)，又須簡(jiǎn)便易行，保證流量測量數據的準確性的基本原則進(jìn)行簡(jiǎn)化，對檢查內容做出設計。根據設計出的檢查技術(shù)內容對部分安裝了電磁流量計的監測數據開(kāi)展有效性判別試點(diǎn)。
2.2 電磁流量計監測數據有效性判別技術(shù)的基本內容
自來(lái)水流量計自動(dòng)監測數據有效性判別可以看作為計量檢定的期間核查，從現場(chǎng)計量檢定技術(shù)內容、管道結構、流量計狀態(tài)、日常運行維護情況、生產(chǎn)工況的變化等幾個(gè)方面進(jìn)行現場(chǎng)監督檢查。因此本規定將工作程序分為檢查流量計檢定證書(shū)及設備清單、檢查一次裝置安裝位置及安裝管道、準確性試驗、流量計運行維護情況、數據處理情況檢查、流量的變化情況檢查。
2.2.1 檢查流量計檢定證書(shū)及設備清單
檢查內容設計：電磁流量計是否通過(guò)計量檢定是保證流量測量數據準確的前提，因此開(kāi)展流量計運行情況的監督檢查首先要檢查流量計的現場(chǎng)計量檢定證書(shū)。電磁流量計可以通過(guò)該項的檢查內容來(lái)判斷流量計是否符合相關(guān)性能的要求。
檢查內容：檢查流量計檢定證書(shū)是否由具備流量檢定資質(zhì)的單位出具，同時(shí)檢查流量計的類(lèi)型、主要參數及流量計的檢定結果?，F場(chǎng)檢查時(shí)，由排污企業(yè)出具流量計設備清單和流量計檢定證書(shū)，再進(jìn)行如下檢查：①對照設備清單在現場(chǎng)逐一察看，檢查設備的完整性；②流量計檢定證書(shū)的檢查內容為：出具證書(shū)的單位是否有檢定資質(zhì)；檢定證書(shū)是否過(guò)期；不確定度檢定結果是否合格。
2.2.2 檢查一次裝置安裝位置及安裝管道
檢查內容設計：根據《密閉管道中導電液體流量的測量電磁流量計的性能評定方法》GB/T18659-2002中要求一次裝置安裝位置的上游直管段長(cháng)度不小于10倍管道公稱(chēng)直徑及下游直管段長(cháng)度不小于5倍管道公稱(chēng)直徑，考慮到公稱(chēng)直徑在實(shí)際測量過(guò)程中較難測試，將此處公稱(chēng)直徑的要求改為外徑以便于更具可操作性，同時(shí)規定了管道外徑測量方法。
檢查內容：采用測量精度達5mm的卷尺測量上下游直管段長(cháng)度及管道外徑，管道外徑應至少測量3次，3次的測點(diǎn)平均分布在整個(gè)直管段中以測量的平均值作為最終值。
同時(shí)考慮有效性與可操作性，將《密閉管道中導電液體流量的測量電磁流量計的性能評定方法》GB/T18659-2002中安裝一次裝置的管路中來(lái)排除聚集在管道中氣體的措施、管道內徑與流量計內徑尺寸要求作為檢查內容。
檢查安裝一次裝置的管路中有無(wú)充分的措施來(lái)排除聚集在管道中的氣體，以確保經(jīng)過(guò)流量計的廢水始終保持滿(mǎn)管流；檢查流量計上下游連接處的管道內徑是否一致，且管道內徑是否不小于流量計內徑但不大于±3%。
2.2.3 準確性試驗
檢查內容設計：考慮到自來(lái)水流量計均為長(cháng)期運行，現場(chǎng)檢查時(shí)無(wú)法暫停。通過(guò)在研究國內外相關(guān)資料，總結近些年浙江計量技術(shù)監督部門(mén)的現場(chǎng)檢定經(jīng)驗的基礎上，根據《電磁流量計檢定規程》JJG 1033、《管道式電磁流量計在線(xiàn)校準要求》CJ/T 364、《密閉管道中導電液體流量的測量電磁流量計的性能評定方法》GB/T18659-2002、《封閉管道中導電液體流量的測量電磁流量計的使用方法》GB/T18660-2002中的相關(guān)內容確定了這一檢查項目的主要工作程序及內容。大量的實(shí)踐也證明了其可操作性、有效性。
檢查內容：現場(chǎng)試驗可采取以下任意一種方法。
2.3.3.1 標準表比對法
按標準表使用方法的要求（參考CJ/T 364或儀器使用說(shuō)明），將其串聯(lián)安裝在電磁流量計上游或下游的管道上進(jìn)行流量測試，連續測試不少于5分鐘，取測試平均值與同時(shí)段電磁流量計測試的平均值進(jìn)行準確度計算，其相對誤差應不大于±5%。
2.3.3.2 零點(diǎn)漂移校準法
斷開(kāi)傳感器勵磁線(xiàn)圈和轉換器之間的電纜連接，保持電極信號線(xiàn)的電纜連接，檢查后通電預熱15min以上。將轉換器中的參數設置恢復到正常工作狀態(tài)，持續觀(guān)測15min，每5min記錄轉換器的瞬時(shí)流量顯示值qoi。取絕對值最大的值與電磁流量計量程相比較，得到零點(diǎn)漂移δq0，零點(diǎn)漂移絕對值不大于5%。
2.2.4 檢查流量計運行維護情況
檢查內容設計：電磁流量計測量精度與各個(gè)測量部件的日常運行情況密切相關(guān)，所以日常的儀器維護是確保測量精度的重要手段，而日常維護的同時(shí)要及時(shí)進(jìn)行記錄，確保數據的可溯源性。
檢查內容：檢查流量計維護的檔案資料，并進(jìn)行現場(chǎng)查看，重點(diǎn)檢查：①流量計的日常維護是否責任到人；②流量計的日常維護檔案記錄，零點(diǎn)是否定期校準。
2.2.5 檢查數據處理情況
檢查內容設計：根據污染源自動(dòng)數據有效性審核內容與方法中關(guān)于設備運行率和數據傳輸率的相關(guān)要求，確定了這一檢查項目的主要工作程序及內容。
檢查內容：調閱流量計歷史數據庫，檢查流量數據的異常、缺失及處理情況，檢查流量小時(shí)數據及日報表，計算流量數據的獲取率（正常的小時(shí)流量數據量/排污小時(shí)數），不應小于90%。
2.2.6 檢查流量的變化情況
檢查內容設計：考慮到電磁流量計均有一個(gè)最小測量范圍，如實(shí)際流量低于該值則測量精度將無(wú)法保證。為確保測量精度待測流量應不小于最小測量范圍，同時(shí)流量值也不宜超過(guò)量程的100%。顯然，如果流量測量結果平均大于流量計量程的100%時(shí)，也是不合適的。
檢查內容：隨即調取一天的歷史水量平均值，判斷該平均值是否在儀器測量量程的范圍內。
三、 試點(diǎn)結果及結論
隨機選取了10套電磁流量計進(jìn)行有效性審核檢查試點(diǎn)，檢查結果見(jiàn)下表。
結果表明：①有3家通過(guò)計量檢定，6家檢定證書(shū)過(guò)期，1家未進(jìn)行檢定；②安裝位置均符合要求；③4家通過(guò)準確性試驗，6家未通過(guò)準確性試驗，相對誤差分別為：-5.3%、-9.3%、-7.4%、-7.7%、-10.1%、-11%；④流量計運行維護、數據處理情況、流量的變化情況均符合要求。
可見(jiàn)由于缺乏監管，電磁流量計均存在一定的問(wèn)題。該文提出的幾個(gè)檢查內容簡(jiǎn)單易懂、操作方便，對于完善電磁流量計有效性審核規范具有重要意義。另根據試點(diǎn)結果，同時(shí)考慮現場(chǎng)測試時(shí)標準表計不確定的漂移，將準確性試驗要求的5%放寬為10%較為合理。

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