大口徑市政管網(wǎng)污水流量計的安裝與運行

哈爾濱市磨盤(pán)山水庫引水工程，設計規模為900km3/d。輸水管線(xiàn)長(cháng)176km，管道直徑為DN2200，輸水的實(shí)時(shí)流量和累積流量數據，采用超大口徑市政管網(wǎng)污水流量計進(jìn)行計量。
1 市政管網(wǎng)污水流量計原理及優(yōu)點(diǎn)
1.1 市政管網(wǎng)污水流量計原理
傳感器由測量管、激磁線(xiàn)圈和測量電極等元件組成。測量原理基于法拉第電磁感應定律。激磁繞組供電產(chǎn)生磁場(chǎng)，導電的輸水介質(zhì)通過(guò)測量管磁場(chǎng)時(shí)，切割磁力線(xiàn)運動(dòng)，在垂直于磁場(chǎng)及流速的方向上產(chǎn)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。
市政管網(wǎng)污水流量計傳感器中，感應電勢原始電壓信號是平均流速的線(xiàn)性函數，它與流速分布及介質(zhì)的其他特性無(wú)關(guān)。
感應電勢(毫伏電信號)經(jīng)專(zhuān)用電纜傳送至智能轉換器，進(jìn)行數字化處理，計算實(shí)時(shí)流量、累積流量。并轉換為標準信號輸出。
1.2 市政管網(wǎng)污水流量計測量的優(yōu)點(diǎn)
輸水計量采用市政管網(wǎng)污水流量計測量具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
①輸水管線(xiàn)管內無(wú)縮徑或突出部件，壓力損失幾乎為零；
②感應電信號與管截面的平均值相關(guān)，僅需較短的前后直管段，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(zhì)含有一定泥沙的量，而市政管網(wǎng)污水流量計傳感器只有襯里和電極與水接觸，并防腐、耐磨，儀表壽命長(cháng)；
④超大口徑市政管網(wǎng)污水流量計通過(guò)接口與實(shí)時(shí)計算機監控系統連接，可對輸水流量信息進(jìn)行數據通信。
2 傳感器安裝的防干擾控制
2.1 傳感器安裝接地措施
傳感器安裝接地直接影響系統抗干擾性能，所用接地線(xiàn)必須防止感應到任何其他干擾電壓。因此，不能把接地線(xiàn)與其他帶電電氣設備的接地連線(xiàn)在一起；接地施工采用就地打接地極方式接地。在流量計井外側安裝接地極，采用扁鋼引入流量計接地點(diǎn)。接地電阻值不大于10，傳感器接地如圖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涂層的金屬管道，必須安裝接地環(huán)，提高抗干擾性能，否則會(huì )造成儀表工作不穩定。接地環(huán)安裝方式如圖2所示。

圖2 接地環(huán)安裝
圖2中：V1、V2為專(zhuān)用接地線(xiàn)，由制造廠(chǎng)提供；PE為功能接地線(xiàn)，施工現場(chǎng)采用扁鋼制作。D1、D2為密封墊片；E為接地環(huán)；F1為管道法蘭；F為傳感器法蘭；Y為傳感器信號輸出端。
2.3 電纜的敷設與屏蔽措施
超大口徑市政管網(wǎng)污水流量計勵磁繞組功率較大，在流量計井的傳感器IFS4000F與智能轉換器IFC110F之間，必須加設放大器NB900F，才可滿(mǎn)足勵磁要求。
市政管網(wǎng)污水流量計接線(xiàn)及屏蔽連接要注意以下幾點(diǎn)。
①市政管網(wǎng)污水流量計傳感器與轉換器之間的連接電纜采用廠(chǎng)商供應的專(zhuān)用電纜。不可引入外界干擾。專(zhuān)用電纜的敷設采用鋼管保護。
②勵磁電源、信號電纜，為防止被機械壓傷、門(mén)齒類(lèi)動(dòng)物(老鼠)咬傷，要求電纜分別穿管敷設。
③接線(xiàn)盒中的電纜不允許交叉或盤(pán)繞。
④保護接地線(xiàn)PE必須接到接線(xiàn)盒中單獨的U型夾頭接線(xiàn)端子。
⑤施工中切勿松開(kāi)信號轉換器內黃綠線(xiàn)U型夾頭接線(xiàn)端子和端子10之間的保護連接導體。
3 關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)
現場(chǎng)安裝過(guò)程中，為了不影響計量系統的檢測精度，必須嚴格滿(mǎn)足下述工藝要求。
①電極軸線(xiàn)保持水平。市政管網(wǎng)污水流量計傳感器安裝時(shí)，2個(gè)電極的軸線(xiàn)必須在水平方向上。
②被測介質(zhì)充滿(mǎn)測量管。測量管內保證充滿(mǎn)水，不能有非滿(mǎn)管或有氣泡聚集在測量管中的現象。
③滿(mǎn)足流動(dòng)方向與直管段要求。傳感器上箭頭所指的方向為介質(zhì)流動(dòng)的正方向；超大口徑市政管網(wǎng)污水流量計(傳感器與轉換器分體安裝)設計均安裝在管道的流量計井內。為了保證計量準確，必須保證流量計前10D/后2D直管段要求(D為公稱(chēng)直徑)。
4 超大口徑市政管網(wǎng)污水流量計的安裝
4.1 傳感器與伸縮節的組裝
按傳感器上的箭頭在流量計的下游側安裝接地環(huán)及伸縮節，并將伸縮節預調節為最短狀態(tài)。
4.2 流量計井內斷口
流量計井內斷口步驟如下。
①確認安裝傳感器斷口部位，精確測量斷管尺寸(按伸縮節伸展后尺寸)。
②管道斷口區開(kāi)天窗，進(jìn)入管內做米字型鋼支撐，確保管道圓度，防止斷口后管端變形而影響法蘭安裝。
③斷口后，在兩側管端用機械方法處理坡口，達到焊接法蘭要求。
4.3 吊裝
組裝后的傳感器加伸縮節，總重約6t，現場(chǎng)采用25t汽車(chē)起重機吊裝就位。吊裝就位后，調節釋放伸縮節，在上游法蘭與傳感器之間加裝接地環(huán)、密封墊，穿入螺栓找正并緊固；同樣在下游法蘭與伸縮節之間加裝密封墊、穿入螺栓并緊固。
4.4 法蘭焊接
調整管道上下游法蘭、接地環(huán)和密封墊的位置，緊固螺栓，并點(diǎn)焊固定。拆除上下游法蘭預緊固螺栓，調節收縮伸縮節，使上下游法蘭脫離流量計及伸縮節，法蘭內側留出施焊空間。法蘭內外采用角焊縫方式焊接上下游2片法蘭。
4.5 焊口無(wú)損檢測與防腐處理
①檢測標準與合格等級
所有法蘭接口角焊縫需進(jìn)行無(wú)損檢測，采用電磁探傷方式，檢查比例為100%。質(zhì)量應符合標準JB4730-2005的二級要求。若檢查出管道法蘭的焊縫有超標缺陷，應及時(shí)處理，最終使復檢合格。任何焊縫只能修補一次。
②內側防腐法蘭焊縫外
法蘭的鋼制管件內外防腐與鋼管本體處理方式相同，法蘭焊縫外防腐涂刷改性氯磺化聚乙烯防腐涂料；法蘭內防腐涂料為飲用水級無(wú)毒環(huán)氧涂料。內多側均采用二底二面涂層。
4.6 傳感器伸縮節整體緊固定位
上下游法蘭焊縫經(jīng)探傷合格后，進(jìn)入傳感器伸縮節整體緊固定位工序。
①調節釋放伸縮節，在上游法蘭與傳感器之間，加裝接地環(huán)、密封墊，穿入螺栓并緊固。
②在下游法蘭與伸縮節之間加裝密封墊，穿入螺栓并緊固。
③按對稱(chēng)方式，緊固全部法蘭螺栓并安裝定位傳感器與伸縮節。
4.7 系統水壓試驗
傳感器與伸縮節整體安裝結束后，應隨輸水管道一同進(jìn)行水壓試驗。試驗壓力為1.5倍工作壓力。水壓試驗合格后，可以投入運行。
5 系統調試與投運
根據儀表參數、工藝參數、運行控制方式，對智能變送器進(jìn)行主菜單、子程序的功能和數據組態(tài)設定；當管道充滿(mǎn)過(guò)程流體(水)后，針對傳感器電纜、電極進(jìn)行阻抗及絕緣性能測試；利用GS8A模擬器對智能變送器模擬測試。
6 系統檢查與投入運行
6.1 檢查傳感器
①準備工作
測量管道充滿(mǎn)過(guò)程流體(水)并靜止。在打開(kāi)殼體(箱)之前必須先停電。檢查所需的測量?jì)x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(信號和勵磁)插頭，注意不要移開(kāi)信號轉換器端子箱內部的連接(在U形夾和端子10間的黃綠導線(xiàn))。
②檢查內容
測量7和8兩線(xiàn)間(勵磁繞組)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。電極回路的測量，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，并應大致相等，檢測的阻抗主要決定于輸水的電導率。
③電極回路檢查結果分析
如果極大差異，表明電極接線(xiàn)斷裂或電極污染；小于此范圍，則排出管內流體再測量；如果仍然太低，電極線(xiàn)路短路。
6.2 用GS8A模擬器檢查智能轉換器
①檢查接線(xiàn)
從端子箱中斷開(kāi)所有與傳感器的接線(xiàn)1、2、3、7、8，并記錄每顆電纜端子的接線(xiàn)位置。將毫安表連接到端子I+/I-，精度0.1級，內阻Ri=15~500Ω，量程范圍0~20mA，脈沖范圍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(diǎn)、mA輸出范圍、脈沖輸出值。
GS8A模擬器發(fā)出零點(diǎn)模擬信號，校驗變送器零點(diǎn)值；GS8A模擬器電流輸出設定點(diǎn)的mA值應在允差范圍內；GS8A模擬器脈沖輸出設定點(diǎn)的每小時(shí)脈沖值應在允許范圍內。
6.3 系統投運
校核結束，停電后拆卸校驗接線(xiàn)，恢復傳感器電纜接線(xiàn)。系統檢查、校核無(wú)誤后，再次送電，系統即可正式投入運行。
7 結束語(yǔ)
城市引水工程輸水管線(xiàn)超大口徑市政管網(wǎng)污水流量計在安裝過(guò)程中，必須嚴格控制傳感器的防干擾措施；嚴格控制影響測量精度的幾個(gè)關(guān)鍵工藝點(diǎn)；控制現場(chǎng)安裝流程中組裝、吊裝、焊接、無(wú)損檢測、防腐等環(huán)節的質(zhì)量；根據儀表參數、工藝參數、控制參數，正確地設定菜單程序的功能和數據，以保證系統預期指標。哈爾濱引水工程實(shí)踐表明，采用上述工程方法，儀表系統運行一年來(lái)，計量的準確性、運行的可靠性均滿(mǎn)足設計要求。

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