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水库引水工程中污水处理电磁流量计的安装与运行
点(diǎn)击次(cì)数:2167 发布时间(jiān):2020-12-24 08:47:59
哈尔(ěr)滨市磨盘(pán)山(shān)水库引(yǐn)水(shuǐ)工程,设计规模为900km3/d。输水管(guǎn)线(xiàn)长176km,管道直径为DN2200,输水的实时流量和(hé)累积流量数(shù)据,采用超大口径污水处理电磁流量计进(jìn)行计量。
1 污水处理电磁流量(liàng)计原理及优点(diǎn)
1.1 污水处理电磁流量计原(yuán)理
传感器由测量管、激磁线圈和测量电*等元件组成。测量原理基于法拉*电磁感应定律。激磁绕组供电产生磁(cí)场,导电的输水介质通过测量管磁场时,切割磁力线运动,在垂直于磁场(chǎng)及流速的方向上产生感应电(diàn)势U,其表达式如下(xià):

式中:K为仪表结构常数;B为磁感应强度;V为平(píng)均流速;D为测量管内径。
污水处理电磁流量计(jì)传感器中,感应电势原始电压信号是(shì)平均流速(sù)的线性函数(shù),它与流速分布及介质的其(qí)他特性无(wú)关。
感应电势(毫伏电信号)经专用电缆(lǎn)传送至智能转换器,进行数字化处理,计算实时流量、累积流量。并转换为标准信号输出(chū)。
1.2 污水处理电磁流量计测量(liàng)的优点(diǎn)
输(shū)水计量采用污水(shuǐ)处理电磁(cí)流量(liàng)计测量具有以下几个优点。
①输水管线管(guǎn)内无缩径或突出部件,压力损失几乎为零;
②感应电信号与管截面的平均值相关,仅需较短(duǎn)的前后直管段,这对减小流量计井的尺寸、降低工程成(chéng)本尤为重要;
③输(shū)水介质(zhì)含有一定泥沙的量,而污水处理电磁流量计(jì)传感器只(zhī)有衬里(lǐ)和电*与水接触,并防(fáng)腐、耐磨,仪表寿命长;
④超大口径污水处理电磁流量计通过接口与实时计算机监控系统连接,可对输水流量信息进行(háng)数据通信。
2 传感器安装的防干扰控制
2.1 传感器安装(zhuāng)接地(dì)措施
传感器(qì)安(ān)装接地直接影响(xiǎng)系统抗干(gàn)扰性能,所用接地线必须防止感应到任何(hé)其他干扰电压。因此,不能把接地线与其他带电电气设(shè)备的接地连线(xiàn)在一起;接地施工采用就地打接地*方式接地(dì)。在流量计井外侧安装接(jiē)地*,采用扁钢引入流量计接地点。接地电阻值不大于10,传感(gǎn)器(qì)接地如图1所示。

图1 传感器接地
2.2 接地环安装措施
输水管道采用内有绝缘涂(tú)层的(de)金属管道,必须安装接地环,提高抗(kàng)干扰性能,否则会(huì)造成仪表工(gōng)作不稳定。接地环安装(zhuāng)方式如图2所示。

图(tú)2 接地环安(ān)装
图2中:V1、V2为专用接地线,由(yóu)制造厂提供;PE为功能接地线,施工现场采用扁钢制作。D1、D2为密封垫片(piàn);E为接地环(huán);F1为管道法兰(lán);F为(wéi)传感器法兰;Y为传感器信号输出端。
2.3 电缆的敷设与屏蔽措(cuò)施
超大口径污水(shuǐ)处理电磁流量计励磁绕组功率较大,在(zài)流量计(jì)井的传感器IFS4000F与智能转换器IFC110F之间(jiān),必须加设放大器NB900F,才(cái)可满足励磁要求。
污水处理(lǐ)电磁(cí)流量计接线及屏蔽连接要注意以下几点。
①污(wū)水处理电磁流(liú)量计传感器与转换器之间的连接电缆采用(yòng)厂(chǎng)商供应的(de)专用电缆。不可引(yǐn)入外界干扰。专用电缆的敷设采用钢管保护(hù)。
②励磁电源、信号电缆,为防止被机械(xiè)压伤、门齿类动物(老鼠)咬伤,要求电缆分别穿管敷(fū)设。
③接线盒中的电缆(lǎn)不允许交(jiāo)叉或盘绕(rào)。
④保(bǎo)护(hù)接地线PE必须接到接线盒中单独的U型(xíng)夹头接线端子。
⑤施工中切勿松开信号转换器内黄绿线U型夹头接线端子和端子10之(zhī)间的保护连接导体。
3 关键工(gōng)艺(yì)控制点
现场安装过(guò)程中,为了不影响计量系统的检(jiǎn)测精度,必须严格满足下述工艺(yì)要求。
①电*轴线保持水平。污水处理电磁流量计传感器安装时,2个电*的轴线必须在水平方向上。
②被测介质充满测量管。测量管内保证充(chōng)满水,不能(néng)有非满管或有气泡聚集在测量管中的现象。
③满足流动方向与直管段(duàn)要求。传感器上箭头所指的(de)方向为介质流动的(de)正方向;超大口径污水处理电磁流量计(传感器与转换器分体安装)设计均安装在管道的流量计井内。为了保证计量准确,必须保证流量计前10D/后(hòu)2D直管段要求(D为公称直径)。
4 超大口径污水处理电磁流量计的安装
4.1 传(chuán)感(gǎn)器与(yǔ)伸缩节的组装
按传感器上的箭头在流量计(jì)的(de)下游侧安装接地环及伸缩节,并将伸缩节预调节为*短状(zhuàng)态。
4.2 流量计井内断口
流(liú)量计井内断口步骤如下。
①确认安装传感器断口部位,精确测量断管尺寸(按伸缩节伸展后尺(chǐ)寸)。
②管道断口区开(kāi)天窗,进入管内做米字型钢支撑,确保管(guǎn)道圆度,防止断口后管端变形而(ér)影响(xiǎng)法兰安装。
③断口后,在两侧管端用机械方法处理(lǐ)坡口,达到焊接法(fǎ)兰要求。
4.3 吊装
组装后(hòu)的(de)传(chuán)感器加伸缩节,总重约6t,现场采用25t汽车起重(chóng)机吊装(zhuāng)就位。吊装就位后,调节释放伸缩节,在上游法兰与传感(gǎn)器之间加装接地环、密(mì)封(fēng)垫,穿入螺栓找正并紧固;同样在(zài)下游法兰与伸缩节之(zhī)间加装密封垫、穿入螺栓并紧固。
4.4 法兰焊(hàn)接(jiē)
调整管道上下游法兰(lán)、接地环和密封(fēng)垫的(de)位置,紧固螺栓,并点焊固定。拆除(chú)上下游法兰预紧固螺栓,调节收缩伸缩节,使上下游法兰(lán)脱离流量计及伸缩节,法兰内(nèi)侧留(liú)出施焊空(kōng)间(jiān)。法(fǎ)兰内外采(cǎi)用角焊缝方式焊(hàn)接上下游2片法(fǎ)兰(lán)。
4.5 焊口无损检测与防腐处理
①检测标准与合格等级
所有法兰接口角焊缝需进行无(wú)损检测,采用电磁(cí)探伤方式,检查比例为100%。质量应符合标准JB4730-2005的二级要(yào)求。若检查出管道法兰的焊缝(féng)有超标缺陷,应及时(shí)处理,*终使(shǐ)复检合格。任何焊(hàn)缝只(zhī)能修补一次。
②内侧防腐法兰焊缝外
法兰(lán)的钢制管件内外防腐与钢管本体处理方式(shì)相同,法兰焊缝外(wài)防腐涂刷改性氯磺化聚乙烯防腐涂料;法兰内防腐涂料为饮用水级无毒环氧涂料。内多(duō)侧均采用二底二面涂层。
4.6 传感器(qì)伸缩节整(zhěng)体紧固定位(wèi)
上下(xià)游法兰焊缝(féng)经探伤合格后,进入传感(gǎn)器伸缩节整体紧固定位工序。
①调节释放伸缩节,在上游法兰与传感器之间,加装接地环、密封垫,穿入螺栓并紧(jǐn)固。
②在(zài)下游法兰与伸缩节之(zhī)间加装密封垫,穿入螺栓并紧固。
③按对称方式,紧固全部法兰螺栓并安装定位(wèi)传感器与伸缩节(jiē)。
4.7 系统水压试验
传感器(qì)与伸缩节整体安装结束后,应(yīng)随输水管道(dào)一同进行水压试验。试验压力为1.5倍工作压力。水压试验(yàn)合格后,可以(yǐ)投入运行。
5 系统调试与投运
根据仪表参数、工艺参数、运行控制方式,对智能变送器进行主(zhǔ)菜单、子程序的功能和数据组(zǔ)态设定;当(dāng)管道充满过程(chéng)流体(水)后,针对(duì)传感器电缆、电*进行(háng)阻抗及绝缘性能测试(shì);利用GS8A模拟器对(duì)智能变送器模拟测试。
6 系统检查(chá)与(yǔ)投入运行(háng)
6.1 检查传感器
①准备工作
测量管道充满过程流体(水)并静止。在打开壳体(箱)之前必须先(xiān)停电。检查所需的测量仪表和工(gōng)具包括欧姆表或交流电压/电阻电桥。检查前必须(xū)拔出(信号和励磁)插头,注意不要移开信号转(zhuǎn)换器端子箱内部的连接(在U形夹和端子10间的黄绿(lǜ)导线)。
②检查内(nèi)容
测(cè)量(liàng)7和(hé)8两线间(励磁绕组)电阻,正常应为20~170Ω。测量1对7回路间(励磁(cí)与信(xìn)号回路)绝缘电阻,正常值应(yīng)﹥20MΩ。电*回路的测量,用交流电压/电阻电(diàn)桥分别测1-2和1-3回路间电阻,两个值正常为1kΩ~1MΩ,并应大致(zhì)相等,检(jiǎn)测的阻抗主要(yào)决定于输水的电(diàn)导率。
③电*回路检查结果分析
如果*大(dà)差异,表明电*接(jiē)线断裂或电*污染;小(xiǎo)于此范围,则(zé)排(pái)出管内流体再测量;如(rú)果仍(réng)然(rán)太低(dī),电*线路短路。
6.2 用GS8A模拟器检查智能转换器
①检查接(jiē)线
从端(duān)子箱中断开所有与传感器(qì)的接线1、2、3、7、8,并记录每颗(kē)电缆端(duān)子的接线位置。将毫安(ān)表连(lián)接到端子I+/I-,精度0.1级,内阻Ri=15~500Ω,量程范围(wéi)0~20mA,脉冲(chōng)范(fàn)围0~10kHz;时间基准至少为1s。
②检查步骤及方法
根据Ftc1.011.051.063.02程序数据设(shè)定,计算、校核零(líng)点、mA输出范围、脉冲输出值(zhí)。
GS8A模拟器发出(chū)零点模拟(nǐ)信号,校验变(biàn)送器零点值;GS8A模拟器电流输出设(shè)定点的mA值应在允差(chà)范围内(nèi);GS8A模拟(nǐ)器脉冲输出设定(dìng)点的每小时脉冲值应在(zài)允许范围内。
6.3 系统投运
校核结束,停电后拆卸校验接线,恢复传感器电缆接线。系统检查、校核无误后,再次送电,系(xì)统即可正式投入运行。
7 结束语
城市(shì)引水工程输水管线超大口径污水处理电磁流量计在安装过程中,必须严(yán)格控制传感器的防干扰措施;严格控制(zhì)影响测量精(jīng)度的几个关键工艺(yì)点;控制现场安装流程中组装、吊装、焊接、无损检(jiǎn)测、防腐(fǔ)等环节的质量;根(gēn)据仪表参数、工艺参数、控制参数,正确地设定菜(cài)单程序的功能和数据,以保证系统预期指标。哈尔滨引水工程(chéng)实践表明,采用上述工程方法,仪表(biǎo)系统运行一年来,计量的(de)准确性、运行的可靠性均(jun1)满足设计要求。
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1 污水处理电磁流量(liàng)计原理及优点(diǎn)
1.1 污水处理电磁流量计原(yuán)理
传感器由测量管、激磁线圈和测量电*等元件组成。测量原理基于法拉*电磁感应定律。激磁绕组供电产生磁(cí)场,导电的输水介质通过测量管磁场时,切割磁力线运动,在垂直于磁场(chǎng)及流速的方向上产生感应电(diàn)势U,其表达式如下(xià):

式中:K为仪表结构常数;B为磁感应强度;V为平(píng)均流速;D为测量管内径。
污水处理电磁流量计(jì)传感器中,感应电势原始电压信号是(shì)平均流速(sù)的线性函数(shù),它与流速分布及介质的其(qí)他特性无(wú)关。
感应电势(毫伏电信号)经专用电缆(lǎn)传送至智能转换器,进行数字化处理,计算实时流量、累积流量。并转换为标准信号输出(chū)。
1.2 污水处理电磁流量计测量(liàng)的优点(diǎn)
输(shū)水计量采用污水(shuǐ)处理电磁(cí)流量(liàng)计测量具有以下几个优点。
①输水管线管(guǎn)内无缩径或突出部件,压力损失几乎为零;
②感应电信号与管截面的平均值相关,仅需较短(duǎn)的前后直管段,这对减小流量计井的尺寸、降低工程成(chéng)本尤为重要;
③输(shū)水介质(zhì)含有一定泥沙的量,而污水处理电磁流量计(jì)传感器只(zhī)有衬里(lǐ)和电*与水接触,并防(fáng)腐、耐磨,仪表寿命长;
④超大口径污水处理电磁流量计通过接口与实时计算机监控系统连接,可对输水流量信息进行(háng)数据通信。
2 传感器安装的防干扰控制
2.1 传感器安装(zhuāng)接地(dì)措施
传感器(qì)安(ān)装接地直接影响(xiǎng)系统抗干(gàn)扰性能,所用接地线必须防止感应到任何(hé)其他干扰电压。因此,不能把接地线与其他带电电气设(shè)备的接地连线(xiàn)在一起;接地施工采用就地打接地*方式接地(dì)。在流量计井外侧安装接(jiē)地*,采用扁钢引入流量计接地点。接地电阻值不大于10,传感(gǎn)器(qì)接地如图1所示。

图1 传感器接地
2.2 接地环安装措施
输水管道采用内有绝缘涂(tú)层的(de)金属管道,必须安装接地环,提高抗(kàng)干扰性能,否则会(huì)造成仪表工(gōng)作不稳定。接地环安装(zhuāng)方式如图2所示。

图(tú)2 接地环安(ān)装
图2中:V1、V2为专用接地线,由(yóu)制造厂提供;PE为功能接地线,施工现场采用扁钢制作。D1、D2为密封垫片(piàn);E为接地环(huán);F1为管道法兰(lán);F为(wéi)传感器法兰;Y为传感器信号输出端。
2.3 电缆的敷设与屏蔽措(cuò)施
超大口径污水(shuǐ)处理电磁流量计励磁绕组功率较大,在(zài)流量计(jì)井的传感器IFS4000F与智能转换器IFC110F之间(jiān),必须加设放大器NB900F,才(cái)可满足励磁要求。
污水处理(lǐ)电磁(cí)流量计接线及屏蔽连接要注意以下几点。
①污(wū)水处理电磁流(liú)量计传感器与转换器之间的连接电缆采用(yòng)厂(chǎng)商供应的(de)专用电缆。不可引(yǐn)入外界干扰。专用电缆的敷设采用钢管保护(hù)。
②励磁电源、信号电缆,为防止被机械(xiè)压伤、门齿类动物(老鼠)咬伤,要求电缆分别穿管敷(fū)设。
③接线盒中的电缆(lǎn)不允许交(jiāo)叉或盘绕(rào)。
④保(bǎo)护(hù)接地线PE必须接到接线盒中单独的U型(xíng)夹头接线端子。
⑤施工中切勿松开信号转换器内黄绿线U型夹头接线端子和端子10之(zhī)间的保护连接导体。
3 关键工(gōng)艺(yì)控制点
现场安装过(guò)程中,为了不影响计量系统的检(jiǎn)测精度,必须严格满足下述工艺(yì)要求。
①电*轴线保持水平。污水处理电磁流量计传感器安装时,2个电*的轴线必须在水平方向上。
②被测介质充满测量管。测量管内保证充(chōng)满水,不能(néng)有非满管或有气泡聚集在测量管中的现象。
③满足流动方向与直管段(duàn)要求。传感器上箭头所指的(de)方向为介质流动的(de)正方向;超大口径污水处理电磁流量计(传感器与转换器分体安装)设计均安装在管道的流量计井内。为了保证计量准确,必须保证流量计前10D/后(hòu)2D直管段要求(D为公称直径)。
4 超大口径污水处理电磁流量计的安装
4.1 传(chuán)感(gǎn)器与(yǔ)伸缩节的组装
按传感器上的箭头在流量计(jì)的(de)下游侧安装接地环及伸缩节,并将伸缩节预调节为*短状(zhuàng)态。
4.2 流量计井内断口
流(liú)量计井内断口步骤如下。
①确认安装传感器断口部位,精确测量断管尺寸(按伸缩节伸展后尺(chǐ)寸)。
②管道断口区开(kāi)天窗,进入管内做米字型钢支撑,确保管(guǎn)道圆度,防止断口后管端变形而(ér)影响(xiǎng)法兰安装。
③断口后,在两侧管端用机械方法处理(lǐ)坡口,达到焊接法(fǎ)兰要求。
4.3 吊装
组装后(hòu)的(de)传(chuán)感器加伸缩节,总重约6t,现场采用25t汽车起重(chóng)机吊装(zhuāng)就位。吊装就位后,调节释放伸缩节,在上游法兰与传感(gǎn)器之间加装接地环、密(mì)封(fēng)垫,穿入螺栓找正并紧固;同样在(zài)下游法兰与伸缩节之(zhī)间加装密封垫、穿入螺栓并紧固。
4.4 法兰焊(hàn)接(jiē)
调整管道上下游法兰(lán)、接地环和密封(fēng)垫的(de)位置,紧固螺栓,并点焊固定。拆除(chú)上下游法兰预紧固螺栓,调节收缩伸缩节,使上下游法兰(lán)脱离流量计及伸缩节,法兰内(nèi)侧留(liú)出施焊空(kōng)间(jiān)。法(fǎ)兰内外采(cǎi)用角焊缝方式焊(hàn)接上下游2片法(fǎ)兰(lán)。
4.5 焊口无损检测与防腐处理
①检测标准与合格等级
所有法兰接口角焊缝需进行无(wú)损检测,采用电磁(cí)探伤方式,检查比例为100%。质量应符合标准JB4730-2005的二级要(yào)求。若检查出管道法兰的焊缝(féng)有超标缺陷,应及时(shí)处理,*终使(shǐ)复检合格。任何焊(hàn)缝只(zhī)能修补一次。
②内侧防腐法兰焊缝外
法兰(lán)的钢制管件内外防腐与钢管本体处理方式(shì)相同,法兰焊缝外(wài)防腐涂刷改性氯磺化聚乙烯防腐涂料;法兰内防腐涂料为饮用水级无毒环氧涂料。内多(duō)侧均采用二底二面涂层。
4.6 传感器(qì)伸缩节整(zhěng)体紧固定位(wèi)
上下(xià)游法兰焊缝(féng)经探伤合格后,进入传感(gǎn)器伸缩节整体紧固定位工序。
①调节释放伸缩节,在上游法兰与传感器之间,加装接地环、密封垫,穿入螺栓并紧(jǐn)固。
②在(zài)下游法兰与伸缩节之(zhī)间加装密封垫,穿入螺栓并紧固。
③按对称方式,紧固全部法兰螺栓并安装定位(wèi)传感器与伸缩节(jiē)。
4.7 系统水压试验
传感器(qì)与伸缩节整体安装结束后,应(yīng)随输水管道(dào)一同进行水压试验。试验压力为1.5倍工作压力。水压试验(yàn)合格后,可以(yǐ)投入运行。
5 系统调试与投运
根据仪表参数、工艺参数、运行控制方式,对智能变送器进行主(zhǔ)菜单、子程序的功能和数据组(zǔ)态设定;当(dāng)管道充满过程(chéng)流体(水)后,针对(duì)传感器电缆、电*进行(háng)阻抗及绝缘性能测试(shì);利用GS8A模拟器对(duì)智能变送器模拟测试。
6 系统检查(chá)与(yǔ)投入运行(háng)
6.1 检查传感器
①准备工作
测量管道充满过程流体(水)并静止。在打开壳体(箱)之前必须先(xiān)停电。检查所需的测量仪表和工(gōng)具包括欧姆表或交流电压/电阻电桥。检查前必须(xū)拔出(信号和励磁)插头,注意不要移开信号转(zhuǎn)换器端子箱内部的连接(在U形夹和端子10间的黄绿(lǜ)导线)。
②检查内(nèi)容
测(cè)量(liàng)7和(hé)8两线间(励磁绕组)电阻,正常应为20~170Ω。测量1对7回路间(励磁(cí)与信(xìn)号回路)绝缘电阻,正常值应(yīng)﹥20MΩ。电*回路的测量,用交流电压/电阻电(diàn)桥分别测1-2和1-3回路间电阻,两个值正常为1kΩ~1MΩ,并应大致(zhì)相等,检(jiǎn)测的阻抗主要(yào)决定于输水的电(diàn)导率。
③电*回路检查结果分析
如果*大(dà)差异,表明电*接(jiē)线断裂或电*污染;小(xiǎo)于此范围,则(zé)排(pái)出管内流体再测量;如(rú)果仍(réng)然(rán)太低(dī),电*线路短路。
6.2 用GS8A模拟器检查智能转换器
①检查接(jiē)线
从端(duān)子箱中断开所有与传感器(qì)的接线1、2、3、7、8,并记录每颗(kē)电缆端(duān)子的接线位置。将毫安(ān)表连(lián)接到端子I+/I-,精度0.1级,内阻Ri=15~500Ω,量程范围(wéi)0~20mA,脉冲(chōng)范(fàn)围0~10kHz;时间基准至少为1s。
②检查步骤及方法
根据Ftc1.011.051.063.02程序数据设(shè)定,计算、校核零(líng)点、mA输出范围、脉冲输出值(zhí)。
GS8A模拟器发出(chū)零点模拟(nǐ)信号,校验变(biàn)送器零点值;GS8A模拟器电流输出设(shè)定点的mA值应在允差(chà)范围内(nèi);GS8A模拟(nǐ)器脉冲输出设定(dìng)点的每小时脉冲值应在(zài)允许范围内。
6.3 系统投运
校核结束,停电后拆卸校验接线,恢复传感器电缆接线。系统检查、校核无误后,再次送电,系(xì)统即可正式投入运行。
7 结束语
城市(shì)引水工程输水管线超大口径污水处理电磁流量计在安装过程中,必须严(yán)格控制传感器的防干扰措施;严格控制(zhì)影响测量精(jīng)度的几个关键工艺(yì)点;控制现场安装流程中组装、吊装、焊接、无损检(jiǎn)测、防腐(fǔ)等环节的质量;根(gēn)据仪表参数、工艺参数、控制参数,正确地设定菜(cài)单程序的功能和数据,以保证系统预期指标。哈尔滨引水工程(chéng)实践表明,采用上述工程方法,仪表(biǎo)系统运行一年来,计量的(de)准确性、运行的可靠性均(jun1)满足设计要求。
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