自來水流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)研究

進入二十一世紀以來，隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和水平的進步，**對重點污染源采用自動監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測技術(shù)迅速普及，業(yè)內(nèi)明文規(guī)定以在線測量的數(shù)據(jù)作為排污收費的重要依據(jù)，因此關(guān)于廢水廢氣處理的自動監(jiān)測設(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)范污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)的使用、管理，**環(huán)保部對于加強污染源自動監(jiān)測設(shè)備管理已經(jīng)出臺了多項制度和技術(shù)標準、規(guī)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監(jiān)測數(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)致污染源廢水自動監(jiān)測數(shù)據(jù)無法準確反映重點污染源主要廢水污染物排放的真實狀況，距離為總量減排提供科學依據(jù)還有相當?shù)木嚯x。

目前國內(nèi)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)，無論是在供水行業(yè)還是在廢水的流量測量領(lǐng)域都有著其他流量計無法比擬的優(yōu)勢。
本文較系統(tǒng)地研究了自來水流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)的現(xiàn)狀，根據(jù)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(chǔ)上，以科學性和可操作性為原則，對技術(shù)檢查內(nèi)容做出設(shè)計，從而填補自來水流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)的空白。根據(jù)設(shè)計出的技術(shù)檢查內(nèi)容對部分安裝了電磁流量計的監(jiān)測數(shù)據(jù)開展有效性判別試點工作，結(jié)果表明該技術(shù)檢查內(nèi)容具有較強的使用性。該文以電磁流量計為研究對象，研究自來水流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)。
一、 自來水流量計使用的現(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(guī)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(shè)部門頒布的，涵蓋了流量計的結(jié)構(gòu)、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(nèi)容；計量檢定規(guī)程和校準要求分別是由計量部門頒布的，主要規(guī)定了對產(chǎn)品規(guī)格、性能、不確定度等進行定期檢測和校準，確保流量測量的不確定度在標準范圍內(nèi)；環(huán)保產(chǎn)品技術(shù)要求環(huán)保部門頒布的，規(guī)定了電磁流量計的技術(shù)要求、檢驗項目、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、運輸和貯存的要求，是流量計進入環(huán)境保護領(lǐng)域使用的門檻；性能評定方法和使用方法是由計量部門頒布的，規(guī)定了電磁流量計用于測量充滿封閉管道中導(dǎo)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(chǔ)，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際使用過程中真正在實施的外部指控手段只有計量部門開展的計量檢定，周期一般為兩年或以上。由于兩次檢定期間間隔時間較長，盡管管道、電磁流量計等設(shè)施一般不會產(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、流量計的工作狀態(tài)的變化、流量計零點漂移等因素，對廢水流量監(jiān)測的準確性均會產(chǎn)生較大的影響。而環(huán)保部門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(guī)范，導(dǎo)致環(huán)保部門在開展自動監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性審核時，流量監(jiān)測結(jié)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監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)規(guī)定。
二、 自來水流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)研究
2.1 電磁流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)內(nèi)容設(shè)計的基本思路
根據(jù)自來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(guī)范程度；②測量精度的檢查（零點漂移、測試比對）；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，按照既抓住影響測量結(jié)果準確性的關(guān)鍵點，又須簡便易行，保證流量測量數(shù)據(jù)的準確性的基本原則進行簡化，對檢查內(nèi)容做出設(shè)計。根據(jù)設(shè)計出的檢查技術(shù)內(nèi)容對部分安裝了電磁流量計的監(jiān)測數(shù)據(jù)開展有效性判別試點。
2.2 電磁流量計監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別技術(shù)的基本內(nèi)容
自來水流量計自動監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性判別可以看作為計量檢定的期間核查，從現(xiàn)場計量檢定技術(shù)內(nèi)容、管道結(jié)構(gòu)、流量計狀態(tài)、日常運行維護情況、生產(chǎn)工況的變化等幾個方面進行現(xiàn)場監(jiān)督檢查。因此本規(guī)定將工作程序分為檢查流量計檢定**及設(shè)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(shù)據(jù)處理情況檢查、流量的變化情況檢查。
2.2.1 檢查流量計檢定**及設(shè)備清單
檢查內(nèi)容設(shè)計：電磁流量計是否通過計量檢定是保證流量測量數(shù)據(jù)準確的前提，因此開展流量計運行情況的監(jiān)督檢查*先要檢查流量計的現(xiàn)場計量檢定**。電磁流量計可以通過該項的檢查內(nèi)容來判斷流量計是否符合相關(guān)性能的要求。
檢查內(nèi)容：檢查流量計檢定**是否由具備流量檢定資質(zhì)的單位出具，同時檢查流量計的類型、主要參數(shù)及流量計的檢定結(jié)果?，F(xiàn)場檢查時，由排污企業(yè)出具流量計設(shè)備清單和流量計檢定**，再進行如下檢查：①對照設(shè)備清單在現(xiàn)場逐一察看，檢查設(shè)備的完整性；②流量計檢定**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：根據(jù)《密閉管道中導(dǎo)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際測量過程中較難測試，將此處公稱直徑的要求改為外徑以便于更具可操作性，同時規(guī)定了管道外徑測量方法。
檢查內(nèi)容：采用測量精度達5mm的卷尺測量上下游直管段長度及管道外徑，管道外徑應(yīng)至少測量3次，3次的測點平均分布在整個直管段中以測量的平均值作為*終值。
同時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排除聚集在管道中氣體的措施、管道內(nèi)徑與流量計內(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)過流量計的廢水始終保持滿管流；檢查流量計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內(nèi)徑但不大于±3%。
2.2.3 準確性試驗
檢查內(nèi)容設(shè)計：考慮到自來水流量計均為長期運行，現(xiàn)場檢查時無法暫停。通過在研究國內(nèi)外相關(guān)資料，總結(jié)近些年浙江計量技術(shù)監(jiān)督部門的現(xiàn)場檢定經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)《電磁流量計檢定規(guī)程》JJG 1033、《管道式電磁流量計在線校準要求》CJ/T 364、《密閉管道中導(dǎo)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(dǎo)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(nèi)容確定了這一檢查項目的主要工作程序及內(nèi)容。大量的實踐也證明了其可操作性、有效性。
檢查內(nèi)容：現(xiàn)場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或儀器使用說明），將其串聯(lián)安裝在電磁流量計上游或下游的管道上進行流量測試，連續(xù)測試不少于5分鐘，取測試平均值與同時段電磁流量計測試的平均值進行準確度計算，其相對誤差應(yīng)不大于±5%。
2.3.3.2 零點漂移校準法
斷開傳感器勵磁線圈和轉(zhuǎn)換器之間的電纜連接，保持電極信號線的電纜連接，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15min，每5min記錄轉(zhuǎn)換器的瞬時流量顯示值qoi。取絕對值*大的值與電磁流量計量程相比較，得到零點漂移δq0，零點漂移絕對值不大于5%。
2.2.4 檢查流量計運行維護情況
檢查內(nèi)容設(shè)計：電磁流量計測量精度與各個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，而日常維護的同時要及時進行記錄，確保數(shù)據(jù)的可溯源性。
檢查內(nèi)容：檢查流量計維護的檔案資料，并進行現(xiàn)場查看，重點檢查：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，零點是否定期校準。
2.2.5 檢查數(shù)據(jù)處理情況
檢查內(nèi)容設(shè)計：根據(jù)污染源自動數(shù)據(jù)有效性審核內(nèi)容與方法中關(guān)于設(shè)備運行率和數(shù)據(jù)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(nèi)容。
檢查內(nèi)容：調(diào)閱流量計歷史數(shù)據(jù)庫，檢查流量數(shù)據(jù)的異常、缺失及處理情況，檢查流量小時數(shù)據(jù)及日報表，計算流量數(shù)據(jù)的獲取率（正常的小時流量數(shù)據(jù)量/排污小時數(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：考慮到電磁流量計均有一個*小測量范圍，如實際流量低于該值則測量精度將無法保證。為確保測量精度待測流量應(yīng)不小于*小測量范圍，同時流量值也不宜超過量程的100%。顯然，如果流量測量結(jié)果平均大于流量計量程的100%時，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量量程的范圍內(nèi)。
三、 試點結(jié)果及結(jié)論
隨機選取了10套電磁流量計進行有效性審核檢查試點，檢查結(jié)果見下表。
結(jié)果表明：①有3家通過計量檢定，6家檢定**過期，1家未進行檢定；②安裝位置均符合要求；③4家通過準確性試驗，6家未通過準確性試驗，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(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，電磁流量計均存在一定的問題。該文提出的幾個檢查內(nèi)容簡單易懂、操作方便，對于完善電磁流量計有效性審核規(guī)范具有重要意義。另根據(jù)試點結(jié)果，同時考慮現(xiàn)場測試時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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