水庫引水工程中超大口徑排汙管流量計的安裝（zhuāng）與運行
點擊次數：2262 發布時間：2020-02-22 14:35:58
哈爾濱市磨盤山水庫引水工程，設計規模為900km3/d。輸（shū）水管線長176km，管道直徑為DN2200，輸（shū）水的實時流量（liàng）和累積（jī）流量數據，采用超（chāo）大口徑排汙管流量（liàng）計進行計量。
1 排汙管流量計原理及優（yōu）點
1.1 排汙（wū）管流量計（jì）原理
傳感器由測量管、激磁（cí）線圈和（hé）測量電*等元件組成。測量原理基於法拉*電磁感應定律。激（jī）磁繞組供（gòng）電產生磁場（chǎng），導電的輸水介質通過測量管（guǎn）磁場時，切割磁（cí）力線運動，在垂直於磁場及（jí）流速的方向（xiàng）上產生感應電勢U，其表達式如下：
式中（zhōng）：K為儀表結構（gòu）常數（shù）；B為磁感應強度；V為（wéi）平均流速；D為測量管內徑。
排汙管流量計傳（chuán）感（gǎn）器中，感應電勢原始電壓信號是平均流速的線性（xìng）函數，它（tā）與流速（sù）分布及介（jiè）質的（de）其他特性無關。
感應電勢(毫伏電信（xìn）號)經專用電纜傳送至智能轉換器（qì），進行（háng）數字化處（chù）理，計算實時流量、累積流量。並轉換為標準信號輸出。
1.2 排汙管流量計測量的優點
輸水計（jì）量采用排汙（wū）管流量計測量具（jù）有以下幾個優點。
①輸水管線管內（nèi）無縮徑或突出部件，壓力損（sǔn）失幾乎為零；
②感應電信號與管截麵的平均值相關（guān），僅需較短的前後（hòu）直管段，這對減小流量計井的尺寸、降低工程成本尤為重要；
③輸水介質含有一定泥沙（shā）的量，而排汙管流量計傳感器（qì）隻有襯裏和（hé）電*與水接觸，並防腐、耐磨，儀表壽命長；
④超大口（kǒu）徑排（pái）汙管（guǎn）流量計通過接口與實時計算（suàn）機監控係統連接，可對輸水流量信息進行數據通信。
2 傳感器安裝的（de）防幹擾控製（zhì）
2.1 傳感器安裝接地措施
傳感器安裝接地直接影響係統抗幹擾性能，所用接地線（xiàn）必須防止感應到任何其他幹擾電（diàn）壓。因此（cǐ），不（bú）能（néng）把接地線與其他帶電電氣設備的接地連線在一起；接（jiē）地施工采用就地打接地*方式接地。在流量計井（jǐng）外側安裝接地*，采用扁鋼引入流量（liàng）計接地點。接地電阻值不大於10，傳（chuán）感器接地如圖（tú）1所示。
圖1 傳感器接地
2.2 接地環（huán）安裝措施
輸水管道采用內有絕緣塗層的金屬管道，必須安裝接地環，提高抗幹擾性能，否（fǒu）則會造成儀（yí）表工作不穩定。接地環安裝方式（shì）如圖2所示（shì）。
圖2 接地環安裝
圖2中：V1、V2為專用接地線，由製造廠提供；PE為功能接地（dì）線，施工現場采用扁鋼製作。D1、D2為密封墊片；E為接地環；F1為管道法蘭；F為傳感器法蘭；Y為傳（chuán）感器信號輸（shū）出端。
2.3 電纜的敷設與屏蔽措施
超大口徑排汙管流（liú）量計勵（lì）磁繞組功（gōng）率較大，在流量計井的（de）傳（chuán）感器IFS4000F與智能轉換（huàn）器IFC110F之間，必須加設放大器NB900F，才可滿足勵磁要求（qiú）。
排汙管流（liú）量計接線及屏蔽連接要注意以下幾點。
①排汙管流量計傳感器與轉換器之間的連接電纜采用廠商供（gòng）應的專用電纜。不可引入外界幹擾。專用（yòng）電纜的敷設采用（yòng）鋼管保（bǎo）護。
②勵磁電源、信號電（diàn）纜（lǎn），為（wéi）防止被機械壓傷、門齒類動物(老鼠)咬傷，要求（qiú）電纜分別穿（chuān）管敷設。
③接線盒中的電纜不允許交叉或盤繞（rào）。
④保護接地線PE必須接到接線盒中單獨的U型夾頭接線端子。
⑤施（shī）工中（zhōng）切勿鬆開信號轉換器內黃（huáng）綠線（xiàn）U型夾頭接線端子和端子10之間的保護連接導體。
3 關鍵工藝控製點
現場安裝過程中，為了不影響計量係統（tǒng）的檢測（cè）精度，必須嚴格滿足下述工藝要求。
①電*軸線保持水平。排汙管流量計傳感器安裝時，2個電*的軸線必（bì）須在水平方向（xiàng）上（shàng）。
②被測介質（zhì）充滿測量（liàng）管。測量管內（nèi）保證充滿水，不能有非（fēi）滿管或有氣泡（pào）聚集在測量管中（zhōng）的現象。
③滿足流動方（fāng）向與直管段要求。傳感器（qì）上（shàng）箭頭所指的方向為介質流動的正（zhèng）方向；超大口徑排汙管流量計(傳感器與轉（zhuǎn）換器分體安裝)設計均安裝在管道的流量計井內。為了保（bǎo）證計量準確，必須保證流量計前10D/後2D直管（guǎn）段要求(D為公稱直徑)。
4 超大口徑排汙管流量計的安裝
4.1 傳感器與伸（shēn）縮節的組（zǔ）裝
按傳感器（qì）上的箭頭在（zài）流量計的下遊側安裝接地環（huán）及伸縮節，並（bìng）將伸縮節（jiē）預調節為*短狀態。
4.2 流（liú）量計井內斷口
流（liú）量計井內斷口步驟如下。
①確認安裝傳感器斷口部位，精（jīng）確測量斷管尺寸(按伸縮節伸展後（hòu）尺寸)。
②管道斷口區開天窗，進入管（guǎn）內做米字型鋼支撐（chēng），確（què）保管道（dào）圓度，防止斷口後（hòu）管端變形而影響法蘭安裝。
③斷口後，在兩側管端用機械方法處（chù）理坡口，達到焊接法（fǎ）蘭要（yào）求。
4.3 吊裝
組裝後的傳感器加伸縮節，總重約6t，現場（chǎng）采用25t汽車起重機吊裝就位。吊裝就位後，調節（jiē）釋（shì）放伸縮節，在上（shàng）遊法（fǎ）蘭與傳感器之間加裝接地環、密（mì）封墊（diàn），穿入螺（luó）栓找正並緊固；同樣在下遊法蘭與伸縮節之間加裝密封墊、穿入螺（luó）栓並緊固。
4.4 法蘭焊接
調整管道上下遊法蘭、接地環和密封墊的位置，緊固螺栓，並點焊固定。拆除上（shàng）下遊法（fǎ）蘭預緊固螺栓，調（diào）節收縮伸縮節，使（shǐ）上（shàng）下（xià）遊法蘭脫離流量計（jì）及伸縮節，法（fǎ）蘭內側留出施焊空間。法蘭（lán）內（nèi）外采用角焊縫方式焊接上下遊2片法蘭。
4.5 焊口無損檢測與防（fáng）腐處理
①檢測標準與合格等級
所有（yǒu）法蘭接口角（jiǎo）焊縫需進行無損（sǔn）檢測，采用電磁探傷方式，檢（jiǎn）查（chá）比例為100%。質量應符合標準JB4730-2005的二級要求。若檢查出管道法（fǎ）蘭的焊縫有超標缺陷，應及時（shí）處理，*終使複檢合格。任何（hé）焊縫隻能修補一次。
②內側防腐法蘭焊縫外
法（fǎ）蘭的（de）鋼製管件內外防腐與鋼管（guǎn）本體處理方式相同，法蘭焊縫外防腐塗刷改性氯磺化聚乙烯防腐塗料；法（fǎ）蘭內防腐（fǔ）塗料為飲用水級無毒環氧塗料。內多側均采用（yòng）二底二麵塗（tú）層。
4.6 傳感器伸縮節整體緊固定位
上下遊法蘭焊（hàn）縫經探傷合格後，進入傳感器伸縮節整（zhěng）體緊固定（dìng）位工序。
①調節（jiē）釋放伸縮節，在上遊法蘭與傳感器之間，加裝接地環、密封（fēng）墊，穿入（rù）螺栓並緊固。
②在下遊法（fǎ）蘭與伸縮節之間加（jiā）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感器（qì）與伸（shēn）縮節。
4.7 係統水（shuǐ）壓試驗
傳感（gǎn）器與伸縮節整體安裝結束（shù）後，應隨輸水管道一同進行水壓試驗。試驗壓力為1.5倍工作壓力。水壓（yā）試驗合格後，可以投入運行。
5 係統調試與投運
根據儀表參（cān）數、工藝參數、運行控製方式，對智能變送器進行（háng）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（gǎn）器電纜、電*進行阻抗及絕緣（yuán）性（xìng）能測試（shì）；利用GS8A模擬器對智能變送器模擬測試。
6 係統檢查與投（tóu）入運行
6.1 檢查傳感（gǎn）器（qì）
①準備工作
測量管道充滿過程流體(水)並靜止。在打開殼體(箱)之前必須（xū）先停電。檢查所需（xū）的測（cè）量儀表和工具包括歐姆表或交流電壓/電阻電橋。檢查前必須拔出(信號（hào）和勵磁)插頭，注意不要（yào）移開信號轉換器端子箱（xiāng）內部的連接(在（zài）U形（xíng）夾和端子10間的黃綠導線)。
②檢查內（nèi）容
測量7和8兩線間(勵磁（cí）繞組)電阻，正常應為20~170Ω。測量1對7回路間(勵磁與信號回路)絕緣電阻，正常值應﹥20MΩ。電*回路的測量（liàng），用交流電壓/電阻電橋分別測1-2和1-3回（huí）路間電阻，兩個值正常為（wéi）1kΩ~1MΩ，並應大致（zhì）相等，檢測的阻抗主要決定於輸水的電導率。
③電*回路檢查結果分析
如果*大差異，表（biǎo）明電*接線斷裂或電*汙染；小於此範圍，則排出（chū）管內流體（tǐ）再測量；如果仍然（rán）太低，電（diàn）*線路短路。
6.2 用GS8A模擬器檢查智能轉換器（qì）
①檢查（chá）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（jì）錄每顆電纜（lǎn）端子的接線位（wèi）置（zhì）。將毫安表連（lián）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；時間基準至少為1s。
②檢查步（bù）驟及方法（fǎ）
根據Ftc1.011.051.063.02程序數據設定，計算、校核零點、mA輸出範圍、脈衝輸出值。
GS8A模擬器（qì）發出零點模擬信號，校驗變送（sòng）器零點（diǎn）值；GS8A模擬器電流輸出（chū）設定點的（de）mA值應在允差範圍內；GS8A模擬（nǐ）器脈衝輸出設定點的每小時脈衝值（zhí）應在允許範圍內。
6.3 係統投運
校核（hé）結束，停電後拆卸校驗接線，恢複（fù）傳感器（qì）電纜接線。係統（tǒng）檢查、校核無（wú）誤後，再次送電，係統即（jí）可正式投入運行。
7 結束語
城市引水工程輸（shū）水管線超大口徑排（pái）汙管流量計在安裝過程中，必須嚴格控製傳感器的防幹擾措施；嚴格控製影響測量精度的幾個關鍵工藝點；控製（zhì）現場（chǎng）安裝流（liú）程中組裝、吊裝、焊接、無（wú）損檢測、防腐等環節的質量；根據儀表（biǎo）參數、工藝參數、控製參（cān）數，正確地設定菜單程序的功能和數據，以保證係統預期指標。哈爾濱引水工程實踐表明，采用上述工程方法，儀表係統運（yùn）行一年來，計量的準確性、運行（háng）的（de）可靠性均滿足設計要求。
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1 排汙管流量計原理及優（yōu）點
1.1 排汙（wū）管流量計（jì）原理
傳感器由測量管、激磁（cí）線圈和（hé）測量電*等元件組成。測量原理基於法拉*電磁感應定律。激（jī）磁繞組供（gòng）電產生磁場（chǎng），導電的輸水介質通過測量管（guǎn）磁場時，切割磁（cí）力線運動，在垂直於磁場及（jí）流速的方向（xiàng）上產生感應電勢U，其表達式如下：
式中（zhōng）：K為儀表結構（gòu）常數（shù）；B為磁感應強度；V為（wéi）平均流速；D為測量管內徑。
排汙管流量計傳（chuán）感（gǎn）器中，感應電勢原始電壓信號是平均流速的線性（xìng）函數，它（tā）與流速（sù）分布及介（jiè）質的（de）其他特性無關。
感應電勢(毫伏電信（xìn）號)經專用電纜傳送至智能轉換器（qì），進行（háng）數字化處（chù）理，計算實時流量、累積流量。並轉換為標準信號輸出。
1.2 排汙管流量計測量的優點
輸水計（jì）量采用排汙（wū）管流量計測量具（jù）有以下幾個優點。
①輸水管線管內（nèi）無縮徑或突出部件，壓力損（sǔn）失幾乎為零；
②感應電信號與管截麵的平均值相關（guān），僅需較短的前後（hòu）直管段，這對減小流量計井的尺寸、降低工程成本尤為重要；
③輸水介質含有一定泥沙（shā）的量，而排汙管流量計傳感器（qì）隻有襯裏和（hé）電*與水接觸，並防腐、耐磨，儀表壽命長；
④超大口（kǒu）徑排（pái）汙管（guǎn）流量計通過接口與實時計算（suàn）機監控係統連接，可對輸水流量信息進行數據通信。
2 傳感器安裝的（de）防幹擾控製（zhì）
2.1 傳感器安裝接地措施
傳感器安裝接地直接影響係統抗幹擾性能，所用接地線（xiàn）必須防止感應到任何其他幹擾電（diàn）壓。因此（cǐ），不（bú）能（néng）把接地線與其他帶電電氣設備的接地連線在一起；接（jiē）地施工采用就地打接地*方式接地。在流量計井（jǐng）外側安裝接地*，采用扁鋼引入流量（liàng）計接地點。接地電阻值不大於10，傳（chuán）感器接地如圖（tú）1所示。
圖1 傳感器接地
2.2 接地環（huán）安裝措施
輸水管道采用內有絕緣塗層的金屬管道，必須安裝接地環，提高抗幹擾性能，否（fǒu）則會造成儀（yí）表工作不穩定。接地環安裝方式（shì）如圖2所示（shì）。
圖2 接地環安裝
圖2中：V1、V2為專用接地線，由製造廠提供；PE為功能接地（dì）線，施工現場采用扁鋼製作。D1、D2為密封墊片；E為接地環；F1為管道法蘭；F為傳感器法蘭；Y為傳（chuán）感器信號輸（shū）出端。
2.3 電纜的敷設與屏蔽措施
超大口徑排汙管流（liú）量計勵（lì）磁繞組功（gōng）率較大，在流量計井的（de）傳（chuán）感器IFS4000F與智能轉換（huàn）器IFC110F之間，必須加設放大器NB900F，才可滿足勵磁要求（qiú）。
排汙管流（liú）量計接線及屏蔽連接要注意以下幾點。
①排汙管流量計傳感器與轉換器之間的連接電纜采用廠商供（gòng）應的專用電纜。不可引入外界幹擾。專用（yòng）電纜的敷設采用（yòng）鋼管保（bǎo）護。
②勵磁電源、信號電（diàn）纜（lǎn），為（wéi）防止被機械壓傷、門齒類動物(老鼠)咬傷，要求（qiú）電纜分別穿（chuān）管敷設。
③接線盒中的電纜不允許交叉或盤繞（rào）。
④保護接地線PE必須接到接線盒中單獨的U型夾頭接線端子。
⑤施（shī）工中（zhōng）切勿鬆開信號轉換器內黃（huáng）綠線（xiàn）U型夾頭接線端子和端子10之間的保護連接導體。
3 關鍵工藝控製點
現場安裝過程中，為了不影響計量係統（tǒng）的檢測（cè）精度，必須嚴格滿足下述工藝要求。
①電*軸線保持水平。排汙管流量計傳感器安裝時，2個電*的軸線必（bì）須在水平方向（xiàng）上（shàng）。
②被測介質（zhì）充滿測量（liàng）管。測量管內（nèi）保證充滿水，不能有非（fēi）滿管或有氣泡（pào）聚集在測量管中（zhōng）的現象。
③滿足流動方（fāng）向與直管段要求。傳感器（qì）上（shàng）箭頭所指的方向為介質流動的正（zhèng）方向；超大口徑排汙管流量計(傳感器與轉（zhuǎn）換器分體安裝)設計均安裝在管道的流量計井內。為了保（bǎo）證計量準確，必須保證流量計前10D/後2D直管（guǎn）段要求(D為公稱直徑)。
4 超大口徑排汙管流量計的安裝
4.1 傳感器與伸（shēn）縮節的組（zǔ）裝
按傳感器（qì）上的箭頭在（zài）流量計的下遊側安裝接地環（huán）及伸縮節，並（bìng）將伸縮節（jiē）預調節為*短狀態。
4.2 流（liú）量計井內斷口
流（liú）量計井內斷口步驟如下。
①確認安裝傳感器斷口部位，精（jīng）確測量斷管尺寸(按伸縮節伸展後（hòu）尺寸)。
②管道斷口區開天窗，進入管（guǎn）內做米字型鋼支撐（chēng），確（què）保管道（dào）圓度，防止斷口後（hòu）管端變形而影響法蘭安裝。
③斷口後，在兩側管端用機械方法處（chù）理坡口，達到焊接法（fǎ）蘭要（yào）求。
4.3 吊裝
組裝後的傳感器加伸縮節，總重約6t，現場（chǎng）采用25t汽車起重機吊裝就位。吊裝就位後，調節（jiē）釋（shì）放伸縮節，在上（shàng）遊法（fǎ）蘭與傳感器之間加裝接地環、密（mì）封墊（diàn），穿入螺（luó）栓找正並緊固；同樣在下遊法蘭與伸縮節之間加裝密封墊、穿入螺（luó）栓並緊固。
4.4 法蘭焊接
調整管道上下遊法蘭、接地環和密封墊的位置，緊固螺栓，並點焊固定。拆除上（shàng）下遊法（fǎ）蘭預緊固螺栓，調（diào）節收縮伸縮節，使（shǐ）上（shàng）下（xià）遊法蘭脫離流量計（jì）及伸縮節，法（fǎ）蘭內側留出施焊空間。法蘭（lán）內（nèi）外采用角焊縫方式焊接上下遊2片法蘭。
4.5 焊口無損檢測與防（fáng）腐處理
①檢測標準與合格等級
所有（yǒu）法蘭接口角（jiǎo）焊縫需進行無損（sǔn）檢測，采用電磁探傷方式，檢（jiǎn）查（chá）比例為100%。質量應符合標準JB4730-2005的二級要求。若檢查出管道法（fǎ）蘭的焊縫有超標缺陷，應及時（shí）處理，*終使複檢合格。任何（hé）焊縫隻能修補一次。
②內側防腐法蘭焊縫外
法（fǎ）蘭的（de）鋼製管件內外防腐與鋼管（guǎn）本體處理方式相同，法蘭焊縫外防腐塗刷改性氯磺化聚乙烯防腐塗料；法（fǎ）蘭內防腐（fǔ）塗料為飲用水級無毒環氧塗料。內多側均采用（yòng）二底二麵塗（tú）層。
4.6 傳感器伸縮節整體緊固定位
上下遊法蘭焊（hàn）縫經探傷合格後，進入傳感器伸縮節整（zhěng）體緊固定（dìng）位工序。
①調節（jiē）釋放伸縮節，在上遊法蘭與傳感器之間，加裝接地環、密封（fēng）墊，穿入（rù）螺栓並緊固。
②在下遊法（fǎ）蘭與伸縮節之間加（jiā）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感器（qì）與伸（shēn）縮節。
4.7 係統水（shuǐ）壓試驗
傳感（gǎn）器與伸縮節整體安裝結束（shù）後，應隨輸水管道一同進行水壓試驗。試驗壓力為1.5倍工作壓力。水壓（yā）試驗合格後，可以投入運行。
5 係統調試與投運
根據儀表參（cān）數、工藝參數、運行控製方式，對智能變送器進行（háng）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（gǎn）器電纜、電*進行阻抗及絕緣（yuán）性（xìng）能測試（shì）；利用GS8A模擬器對智能變送器模擬測試。
6 係統檢查與投（tóu）入運行
6.1 檢查傳感（gǎn）器（qì）
①準備工作
測量管道充滿過程流體(水)並靜止。在打開殼體(箱)之前必須（xū）先停電。檢查所需（xū）的測（cè）量儀表和工具包括歐姆表或交流電壓/電阻電橋。檢查前必須拔出(信號（hào）和勵磁)插頭，注意不要（yào）移開信號轉換器端子箱（xiāng）內部的連接(在（zài）U形（xíng）夾和端子10間的黃綠導線)。
②檢查內（nèi）容
測量7和8兩線間(勵磁（cí）繞組)電阻，正常應為20~170Ω。測量1對7回路間(勵磁與信號回路)絕緣電阻，正常值應﹥20MΩ。電*回路的測量（liàng），用交流電壓/電阻電橋分別測1-2和1-3回（huí）路間電阻，兩個值正常為（wéi）1kΩ~1MΩ，並應大致（zhì）相等，檢測的阻抗主要決定於輸水的電導率。
③電*回路檢查結果分析
如果*大差異，表（biǎo）明電*接線斷裂或電*汙染；小於此範圍，則排出（chū）管內流體（tǐ）再測量；如果仍然（rán）太低，電（diàn）*線路短路。
6.2 用GS8A模擬器檢查智能轉換器（qì）
①檢查（chá）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（jì）錄每顆電纜（lǎn）端子的接線位（wèi）置（zhì）。將毫安表連（lián）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；時間基準至少為1s。
②檢查步（bù）驟及方法（fǎ）
根據Ftc1.011.051.063.02程序數據設定，計算、校核零點、mA輸出範圍、脈衝輸出值。
GS8A模擬器（qì）發出零點模擬信號，校驗變送（sòng）器零點（diǎn）值；GS8A模擬器電流輸出（chū）設定點的（de）mA值應在允差範圍內；GS8A模擬（nǐ）器脈衝輸出設定點的每小時脈衝值（zhí）應在允許範圍內。
6.3 係統投運
校核（hé）結束，停電後拆卸校驗接線，恢複（fù）傳感器（qì）電纜接線。係統（tǒng）檢查、校核無（wú）誤後，再次送電，係統即（jí）可正式投入運行。
7 結束語
城市引水工程輸（shū）水管線超大口徑排（pái）汙管流量計在安裝過程中，必須嚴格控製傳感器的防幹擾措施；嚴格控製影響測量精度的幾個關鍵工藝點；控製（zhì）現場（chǎng）安裝流（liú）程中組裝、吊裝、焊接、無（wú）損檢測、防腐等環節的質量；根據儀表（biǎo）參數、工藝參數、控製參（cān）數，正確地設定菜單程序的功能和數據，以保證係統預期指標。哈爾濱引水工程實踐表明，采用上述工程方法，儀表係統運（yùn）行一年來，計量的準確性、運行（háng）的（de）可靠性均滿足設計要求。
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