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超大(dà)口徑進水流量(liàng)計在城市引水工(gōng)程中的安裝與調試(shì)介紹
點擊(jī)次數:2428 發布時間:2021-09-08 01:25:43
本(běn)文引言:
哈爾濱市磨盤山水庫引水工程,設(shè)計規模為900km3/d。輸水管線長176km,管道直徑為DN2200,輸水的實(shí)時流量和累積流量數據,采用超大口徑進(jìn)水流量計(jì)進行計(jì)量。
1、進水流量(liàng)計原理及優點
1.1 進水流量計原理
傳感(gǎn)器由測量管、激磁線圈和測量(liàng)電*等元件組成。測量原理基於法拉*電磁感應定律。激磁繞組供(gòng)電產(chǎn)生磁(cí)場,導電的輸水介質通過測量管(guǎn)磁場時,切割(gē)磁(cí)力線運動,在垂直於磁場及流速的方向上產生感應電勢U,其表達式如下:

式中:K為儀表結構常數;B為磁感應強度;V為平均流速;D為測量管內徑。
進水流量計傳感器中,感(gǎn)應電勢原始電壓信號是平均流速的線性函數,它與流速分布及介質的其他特性無(wú)關。
感應電(diàn)勢(毫(háo)伏(fú)電(diàn)信號)經(jīng)專用電纜傳送(sòng)至智能轉換器,進行數字化處理,計算實時流量、累積流量(liàng)。並轉換為標準信號輸出。
1.2 進水流量計測量的優點
輸水計量采用進水流量計測量具有以下幾個優點。
①輸水管線管內無縮徑或突出部件,壓力損失幾乎為零;
②感應電信號與管截麵的平(píng)均值相關,僅需較短的前(qián)後直(zhí)管段,這對(duì)減小流量計井的尺寸、降低工程成本尤為重要(yào);
③輸水(shuǐ)介質含有一(yī)定泥(ní)沙的量,而進水流量計傳感器隻有襯裏和電*與水接(jiē)觸,並防腐、耐磨,儀表壽命長;
④超大口徑(jìng)進水流量計通過接口與實時計(jì)算機監控係統連接,可對輸水(shuǐ)流量信息進行數(shù)據通信。
2、傳感(gǎn)器安裝的防幹擾控製(zhì)
2.1 傳感器安裝接(jiē)地措施
傳感器(qì)安裝接地直接影(yǐng)響係統抗幹(gàn)擾性能,所用(yòng)接地線必須防止(zhǐ)感應到任何其他幹擾電壓。因此(cǐ),不能把接地線與其他帶電電氣設備(bèi)的接地連線在一起;接地施工采用就地打接地*方式接(jiē)地(dì)。在流量計井外側安裝接地*,采用扁鋼引入流量計接地點。接(jiē)地電阻值不大於10,傳感器接地如圖1所示。

2.2 接地環安裝措施(shī)
輸水管道采用內有絕緣塗層的金屬管道,必須安裝接地環,提高抗幹(gàn)擾性能,否則會造(zào)成儀表工作不穩定。接地環安裝方式(shì)如圖2所示。

圖2中:V1、V2為專用(yòng)接地線,由製造廠提供;PE為功能接地線,施工現場采用扁鋼製作。D1、D2為密封(fēng)墊片(piàn);E為接(jiē)地環;F1為管道法蘭(lán);F為傳感器法蘭;Y為傳感器信號(hào)輸出端(duān)。
2.3 電纜的敷設與屏蔽措施
超大口徑進(jìn)水流量計(jì)勵磁繞(rào)組功(gōng)率(lǜ)較大,在流量計井的傳感器IFS4000F與智能轉換器IFC110F之間,必須(xū)加設放大器NB900F,才可滿足勵磁要求。
進水流量計接線及屏(píng)蔽連接(jiē)要注意以下幾點。
①進水流量計傳(chuán)感器與轉換器之間的(de)連接電纜(lǎn)采(cǎi)用廠商供應的專用電纜(lǎn)。不可引入外界幹擾。專用電纜的敷設采用鋼管保護。
②勵磁電源(yuán)、信號電纜,為防止被機械壓傷、門齒類動物(老鼠)咬傷,要求電纜分別穿(chuān)管敷(fū)設。
③接線盒中的電纜不允許交叉或盤繞。
④保護接(jiē)地線PE必須接到接線盒中單(dān)獨的U型夾頭(tóu)接線端子。
⑤施(shī)工中切勿鬆開信(xìn)號轉換器內黃綠(lǜ)線U型夾(jiá)頭接線端子和端子10之間(jiān)的保護連接導體。
3、關鍵(jiàn)工藝控製(zhì)點
現場安裝過程中,為了不影響(xiǎng)計量係統的檢測精度,必須嚴格滿足下述工(gōng)藝要求。
①電*軸線保持(chí)水平。進水流量計傳感器安裝時,2個電*的軸線必須在水平方(fāng)向上。
②被測介質充滿測量管。測量管內保證充滿水,不能有非滿管(guǎn)或有氣泡聚集在測(cè)量管(guǎn)中的現象。
③滿足(zú)流動方向與直管段要求。傳感器(qì)上箭頭所指的方向為介質流動的正方向;超大口徑進水流量計(傳感器與轉換器分體安裝)設計均安裝(zhuāng)在(zài)管道的流(liú)量計井內。為了保證計量準(zhǔn)確,必須保證流量計(jì)前10D/後(hòu)2D直管(guǎn)段要求(qiú)(D為公稱直徑)。
4、超大口(kǒu)徑進水流(liú)量(liàng)計的安裝
4.1 傳感器與伸縮節的組裝
按傳感器上的箭頭在流量計(jì)的(de)下遊側安裝接地(dì)環及伸縮節,並將伸縮節預調節為(wéi)*短狀態。
4.2 流量計井內斷口
流量計井內斷(duàn)口步驟如下。
①確認安裝傳感器斷口部位,精確測量斷管尺寸(按伸縮節(jiē)伸展後尺寸)。
②管道斷口區開天窗,進入管內做(zuò)米字(zì)型鋼(gāng)支撐,確保管道圓(yuán)度(dù),防止斷口後管端變形而影響法蘭安(ān)裝。
③斷口後,在兩側(cè)管端用機械方法處理坡口,達到焊接法蘭要求。
4.3 吊裝
組裝後的傳感器加伸縮節,總重約6t,現場采用25t汽車起重機(jī)吊裝就位。吊裝就位後,調節釋放伸縮節,在上遊法(fǎ)蘭(lán)與傳感器(qì)之間加裝接地環、密封墊,穿入螺栓(shuān)找正並(bìng)緊固;同(tóng)樣在(zài)下遊法蘭與伸縮(suō)節之間加裝密封墊、穿入螺栓並緊固。
4.4 法蘭焊接
調整管道上下遊法蘭、接地環和(hé)密封墊的位置(zhì),緊固螺栓,並點焊固定。拆除上下遊法蘭預緊固螺栓,調節收縮伸縮節,使(shǐ)上下遊(yóu)法蘭脫(tuō)離流量計及伸縮節,法蘭(lán)內側留出施(shī)焊空間。法(fǎ)蘭內外采用角焊縫方式焊接(jiē)上下遊2片法蘭(lán)。
4.5 焊口無損檢(jiǎn)測與(yǔ)防腐處理
①檢測標準與(yǔ)合格等級
所有法蘭接口角(jiǎo)焊縫需進(jìn)行無損檢(jiǎn)測,采用電磁探傷方式,檢查比(bǐ)例為100%。質量應符合標準(zhǔn)JB4730-2005的二級要求。若檢查出管道法蘭的焊縫有(yǒu)超標缺陷,應及時處理,*終使複檢合格。任何焊(hàn)縫隻能修補(bǔ)一次。
②內(nèi)側防腐法蘭焊縫外
法蘭的鋼製管件內外防腐與(yǔ)鋼(gāng)管本體處理方式相(xiàng)同,法蘭焊(hàn)縫外防腐塗刷(shuā)改性氯磺化聚乙烯防腐塗料;法(fǎ)蘭內(nèi)防腐塗料為飲(yǐn)用水級無毒環氧塗料。內(nèi)多側均采(cǎi)用二底二麵塗層。
4.6 傳感器伸縮節整體緊固(gù)定(dìng)位
上下遊法蘭焊縫經探(tàn)傷合格後(hòu),進入傳感器伸縮節整體緊固定位工序。
①調節釋放伸縮節,在上遊法蘭與(yǔ)傳感(gǎn)器(qì)之間,加裝(zhuāng)接地環、密封墊,穿入螺栓(shuān)並緊固。
②在下遊法蘭與伸(shēn)縮節之間(jiān)加裝密封墊,穿入螺栓並緊固。
③按對稱方式,緊固全部法蘭螺栓並安裝定位傳(chuán)感器與伸縮節。
4.7 係統水壓試驗
傳感器與伸縮節整體(tǐ)安(ān)裝結束後,應隨輸水管(guǎn)道一同進行水壓試驗。試驗壓力為1.5倍工作壓力。水壓(yā)試驗(yàn)合格後,可以(yǐ)投入運行。
5、係統調試與投運
根據儀(yí)表參數、工藝參數、運行控(kòng)製方式,對(duì)智能變送器進行主菜單、子程序的功能和數據組態設定;當管道充滿過(guò)程流體(水)後,針對傳(chuán)感器電纜、電*進行阻抗及絕緣性能測試;利用GS8A模擬(nǐ)器對智能變送器模擬測試。
6、係統檢查與投入(rù)運行
6.1 檢查傳感器(qì)
①準備工作
測(cè)量管道(dào)充滿過程流體(水)並(bìng)靜止。在打開殼體(箱(xiāng))之前必須先停電。檢查所需的測量儀表和(hé)工具包括歐姆表或交流電壓/電(diàn)阻電橋。檢查(chá)前必須拔出(信號和勵磁)插頭,注意不要移開信號轉換器端子箱內部的連接(jiē)(在U形夾和端子10間的黃綠導(dǎo)線)。
②檢查內容
測量7和8兩線間(勵磁繞組)電阻,正常應為20~170Ω。測量1對7回路(lù)間(勵磁與信(xìn)號(hào)回路)絕緣電阻,正常值應﹥20MΩ。電*回路的測量,用交流電壓/電阻電橋分別測1-2和1-3回路間電阻,兩個(gè)值正常為1kΩ~1MΩ,並應大致相等,檢測的阻抗主(zhǔ)要決定於輸水(shuǐ)的電導率。
③電*回路檢查(chá)結果分析
如果*大差異,表明電*接線斷裂或電*汙(wū)染;小於此範圍,則排出管內流體再測量;如果仍然太低,電*線路短路。
6.2 用GS8A模擬器檢查智能轉換器
①檢查接線
從端子箱中斷開所有與傳感器的接線1、2、3、7、8,並記錄每顆電纜端子的接線位置。將毫安表連接到端子I+/I-,精度0.1級,內阻Ri=15~500Ω,量程範(fàn)圍0~20mA,脈衝範圍0~10kHz;時(shí)間基準至少為1s。
②檢查步驟及方法
根據Ftc1.011.051.063.02程序數據設定,計算、校核零點、mA輸出範圍、脈衝(chōng)輸出值。
GS8A模擬器發出零點模擬信號,校驗變送器(qì)零點值;GS8A模擬器電流輸出設定點的(de)mA值應在允差範(fàn)圍內;GS8A模擬器脈衝輸出設定點的每小時脈衝值應在允許範圍內。
6.3 係統投運
校核結束(shù),停電後拆(chāi)卸校驗接線,恢複傳感器電纜接線。係統(tǒng)檢查、校核無誤後,再次送電,係統即可正式投入運(yùn)行。
7、結束語
城(chéng)市引水工程輸水管線超大口徑(jìng)進水流(liú)量計在安裝過程中,必須嚴格控製傳感器的防幹擾措施(shī);嚴格控製影響測量精度的(de)幾個關鍵工藝點(diǎn);控製現(xiàn)場安裝流程中組裝、吊裝、焊接、無損檢測、防腐等環節的質量(liàng);根據儀表參數、工藝(yì)參數、控製參數(shù),正(zhèng)確地設定(dìng)菜單程序的功能和數據,以保證係(xì)統預期指標。哈爾濱引水工程實踐(jiàn)表明,采用上(shàng)述工程方法,儀表係統運行一年來,計量的準(zhǔn)確性、運行的可靠性均滿足設計要求。
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1、進水流量(liàng)計原理及優點
1.1 進水流量計原理
傳感(gǎn)器由測量管、激磁線圈和測量(liàng)電*等元件組成。測量原理基於法拉*電磁感應定律。激磁繞組供(gòng)電產(chǎn)生磁(cí)場,導電的輸水介質通過測量管(guǎn)磁場時,切割(gē)磁(cí)力線運動,在垂直於磁場及流速的方向上產生感應電勢U,其表達式如下:

式中:K為儀表結構常數;B為磁感應強度;V為平均流速;D為測量管內徑。
進水流量計傳感器中,感(gǎn)應電勢原始電壓信號是平均流速的線性函數,它與流速分布及介質的其他特性無(wú)關。
感應電(diàn)勢(毫(háo)伏(fú)電(diàn)信號)經(jīng)專用電纜傳送(sòng)至智能轉換器,進行數字化處理,計算實時流量、累積流量(liàng)。並轉換為標準信號輸出。
1.2 進水流量計測量的優點
輸水計量采用進水流量計測量具有以下幾個優點。
①輸水管線管內無縮徑或突出部件,壓力損失幾乎為零;
②感應電信號與管截麵的平(píng)均值相關,僅需較短的前(qián)後直(zhí)管段,這對(duì)減小流量計井的尺寸、降低工程成本尤為重要(yào);
③輸水(shuǐ)介質含有一(yī)定泥(ní)沙的量,而進水流量計傳感器隻有襯裏和電*與水接(jiē)觸,並防腐、耐磨,儀表壽命長;
④超大口徑(jìng)進水流量計通過接口與實時計(jì)算機監控係統連接,可對輸水(shuǐ)流量信息進行數(shù)據通信。
2、傳感(gǎn)器安裝的防幹擾控製(zhì)
2.1 傳感器安裝接(jiē)地措施
傳感器(qì)安裝接地直接影(yǐng)響係統抗幹(gàn)擾性能,所用(yòng)接地線必須防止(zhǐ)感應到任何其他幹擾電壓。因此(cǐ),不能把接地線與其他帶電電氣設備(bèi)的接地連線在一起;接地施工采用就地打接地*方式接(jiē)地(dì)。在流量計井外側安裝接地*,采用扁鋼引入流量計接地點。接(jiē)地電阻值不大於10,傳感器接地如圖1所示。

2.2 接地環安裝措施(shī)
輸水管道采用內有絕緣塗層的金屬管道,必須安裝接地環,提高抗幹(gàn)擾性能,否則會造(zào)成儀表工作不穩定。接地環安裝方式(shì)如圖2所示。

圖2中:V1、V2為專用(yòng)接地線,由製造廠提供;PE為功能接地線,施工現場采用扁鋼製作。D1、D2為密封(fēng)墊片(piàn);E為接(jiē)地環;F1為管道法蘭(lán);F為傳感器法蘭;Y為傳感器信號(hào)輸出端(duān)。
2.3 電纜的敷設與屏蔽措施
超大口徑進(jìn)水流量計(jì)勵磁繞(rào)組功(gōng)率(lǜ)較大,在流量計井的傳感器IFS4000F與智能轉換器IFC110F之間,必須(xū)加設放大器NB900F,才可滿足勵磁要求。
進水流量計接線及屏(píng)蔽連接(jiē)要注意以下幾點。
①進水流量計傳(chuán)感器與轉換器之間的(de)連接電纜(lǎn)采(cǎi)用廠商供應的專用電纜(lǎn)。不可引入外界幹擾。專用電纜的敷設采用鋼管保護。
②勵磁電源(yuán)、信號電纜,為防止被機械壓傷、門齒類動物(老鼠)咬傷,要求電纜分別穿(chuān)管敷(fū)設。
③接線盒中的電纜不允許交叉或盤繞。
④保護接(jiē)地線PE必須接到接線盒中單(dān)獨的U型夾頭(tóu)接線端子。
⑤施(shī)工中切勿鬆開信(xìn)號轉換器內黃綠(lǜ)線U型夾(jiá)頭接線端子和端子10之間(jiān)的保護連接導體。
3、關鍵(jiàn)工藝控製(zhì)點
現場安裝過程中,為了不影響(xiǎng)計量係統的檢測精度,必須嚴格滿足下述工(gōng)藝要求。
①電*軸線保持(chí)水平。進水流量計傳感器安裝時,2個電*的軸線必須在水平方(fāng)向上。
②被測介質充滿測量管。測量管內保證充滿水,不能有非滿管(guǎn)或有氣泡聚集在測(cè)量管(guǎn)中的現象。
③滿足(zú)流動方向與直管段要求。傳感器(qì)上箭頭所指的方向為介質流動的正方向;超大口徑進水流量計(傳感器與轉換器分體安裝)設計均安裝(zhuāng)在(zài)管道的流(liú)量計井內。為了保證計量準(zhǔn)確,必須保證流量計(jì)前10D/後(hòu)2D直管(guǎn)段要求(qiú)(D為公稱直徑)。
4、超大口(kǒu)徑進水流(liú)量(liàng)計的安裝
4.1 傳感器與伸縮節的組裝
按傳感器上的箭頭在流量計(jì)的(de)下遊側安裝接地(dì)環及伸縮節,並將伸縮節預調節為(wéi)*短狀態。
4.2 流量計井內斷口
流量計井內斷(duàn)口步驟如下。
①確認安裝傳感器斷口部位,精確測量斷管尺寸(按伸縮節(jiē)伸展後尺寸)。
②管道斷口區開天窗,進入管內做(zuò)米字(zì)型鋼(gāng)支撐,確保管道圓(yuán)度(dù),防止斷口後管端變形而影響法蘭安(ān)裝。
③斷口後,在兩側(cè)管端用機械方法處理坡口,達到焊接法蘭要求。
4.3 吊裝
組裝後的傳感器加伸縮節,總重約6t,現場采用25t汽車起重機(jī)吊裝就位。吊裝就位後,調節釋放伸縮節,在上遊法(fǎ)蘭(lán)與傳感器(qì)之間加裝接地環、密封墊,穿入螺栓(shuān)找正並(bìng)緊固;同(tóng)樣在(zài)下遊法蘭與伸縮(suō)節之間加裝密封墊、穿入螺栓並緊固。
4.4 法蘭焊接
調整管道上下遊法蘭、接地環和(hé)密封墊的位置(zhì),緊固螺栓,並點焊固定。拆除上下遊法蘭預緊固螺栓,調節收縮伸縮節,使(shǐ)上下遊(yóu)法蘭脫(tuō)離流量計及伸縮節,法蘭(lán)內側留出施(shī)焊空間。法(fǎ)蘭內外采用角焊縫方式焊接(jiē)上下遊2片法蘭(lán)。
4.5 焊口無損檢(jiǎn)測與(yǔ)防腐處理
①檢測標準與(yǔ)合格等級
所有法蘭接口角(jiǎo)焊縫需進(jìn)行無損檢(jiǎn)測,采用電磁探傷方式,檢查比(bǐ)例為100%。質量應符合標準(zhǔn)JB4730-2005的二級要求。若檢查出管道法蘭的焊縫有(yǒu)超標缺陷,應及時處理,*終使複檢合格。任何焊(hàn)縫隻能修補(bǔ)一次。
②內(nèi)側防腐法蘭焊縫外
法蘭的鋼製管件內外防腐與(yǔ)鋼(gāng)管本體處理方式相(xiàng)同,法蘭焊(hàn)縫外防腐塗刷(shuā)改性氯磺化聚乙烯防腐塗料;法(fǎ)蘭內(nèi)防腐塗料為飲(yǐn)用水級無毒環氧塗料。內(nèi)多側均采(cǎi)用二底二麵塗層。
4.6 傳感器伸縮節整體緊固(gù)定(dìng)位
上下遊法蘭焊縫經探(tàn)傷合格後(hòu),進入傳感器伸縮節整體緊固定位工序。
①調節釋放伸縮節,在上遊法蘭與(yǔ)傳感(gǎn)器(qì)之間,加裝(zhuāng)接地環、密封墊,穿入螺栓(shuān)並緊固。
②在下遊法蘭與伸(shēn)縮節之間(jiān)加裝密封墊,穿入螺栓並緊固。
③按對稱方式,緊固全部法蘭螺栓並安裝定位傳(chuán)感器與伸縮節。
4.7 係統水壓試驗
傳感器與伸縮節整體(tǐ)安(ān)裝結束後,應隨輸水管(guǎn)道一同進行水壓試驗。試驗壓力為1.5倍工作壓力。水壓(yā)試驗(yàn)合格後,可以(yǐ)投入運行。
5、係統調試與投運
根據儀(yí)表參數、工藝參數、運行控(kòng)製方式,對(duì)智能變送器進行主菜單、子程序的功能和數據組態設定;當管道充滿過(guò)程流體(水)後,針對傳(chuán)感器電纜、電*進行阻抗及絕緣性能測試;利用GS8A模擬(nǐ)器對智能變送器模擬測試。
6、係統檢查與投入(rù)運行
6.1 檢查傳感器(qì)
①準備工作
測(cè)量管道(dào)充滿過程流體(水)並(bìng)靜止。在打開殼體(箱(xiāng))之前必須先停電。檢查所需的測量儀表和(hé)工具包括歐姆表或交流電壓/電(diàn)阻電橋。檢查(chá)前必須拔出(信號和勵磁)插頭,注意不要移開信號轉換器端子箱內部的連接(jiē)(在U形夾和端子10間的黃綠導(dǎo)線)。
②檢查內容
測量7和8兩線間(勵磁繞組)電阻,正常應為20~170Ω。測量1對7回路(lù)間(勵磁與信(xìn)號(hào)回路)絕緣電阻,正常值應﹥20MΩ。電*回路的測量,用交流電壓/電阻電橋分別測1-2和1-3回路間電阻,兩個(gè)值正常為1kΩ~1MΩ,並應大致相等,檢測的阻抗主(zhǔ)要決定於輸水(shuǐ)的電導率。
③電*回路檢查(chá)結果分析
如果*大差異,表明電*接線斷裂或電*汙(wū)染;小於此範圍,則排出管內流體再測量;如果仍然太低,電*線路短路。
6.2 用GS8A模擬器檢查智能轉換器
①檢查接線
從端子箱中斷開所有與傳感器的接線1、2、3、7、8,並記錄每顆電纜端子的接線位置。將毫安表連接到端子I+/I-,精度0.1級,內阻Ri=15~500Ω,量程範(fàn)圍0~20mA,脈衝範圍0~10kHz;時(shí)間基準至少為1s。
②檢查步驟及方法
根據Ftc1.011.051.063.02程序數據設定,計算、校核零點、mA輸出範圍、脈衝(chōng)輸出值。
GS8A模擬器發出零點模擬信號,校驗變送器(qì)零點值;GS8A模擬器電流輸出設定點的(de)mA值應在允差範(fàn)圍內;GS8A模擬器脈衝輸出設定點的每小時脈衝值應在允許範圍內。
6.3 係統投運
校核結束(shù),停電後拆(chāi)卸校驗接線,恢複傳感器電纜接線。係統(tǒng)檢查、校核無誤後,再次送電,係統即可正式投入運(yùn)行。
7、結束語
城(chéng)市引水工程輸水管線超大口徑(jìng)進水流(liú)量計在安裝過程中,必須嚴格控製傳感器的防幹擾措施(shī);嚴格控製影響測量精度的(de)幾個關鍵工藝點(diǎn);控製現(xiàn)場安裝流程中組裝、吊裝、焊接、無損檢測、防腐等環節的質量(liàng);根據儀表參數、工藝(yì)參數、控製參數(shù),正(zhèng)確地設定(dìng)菜單程序的功能和數據,以保證係(xì)統預期指標。哈爾濱引水工程實踐(jiàn)表明,采用上(shàng)述工程方法,儀表係統運行一年來,計量的準(zhǔn)確性、運行的可靠性均滿足設計要求。
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