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閱讀：88發(fā)布時(shí)間：2021-12-19
城市引水工程超大口徑電磁流量計(jì)安裝與調(diào)試
摘.. 要: 在城市引水工程中, 廣泛應(yīng)用超大口徑輸水管線電磁流量計(jì)進(jìn)行輸水的實(shí)時(shí)流量、累積流量檢測(cè)。超大口徑電磁流量計(jì)的安裝、調(diào)試質(zhì)量直接影響檢測(cè)誤差與儀表的安全運(yùn)行。為確保儀表系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確、運(yùn)行可靠, 對(duì)儀表安裝工藝、系統(tǒng)抗干擾措施、焊接檢驗(yàn)以及關(guān)鍵工藝控制點(diǎn), 進(jìn)行了嚴(yán)格的過(guò)程控制, 并介紹了儀表系統(tǒng)的軟件編程方法和系統(tǒng)調(diào)試步驟。系統(tǒng)運(yùn)行表明, 系統(tǒng)檢測(cè)準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定, 達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞: 超大口徑.. 電磁流量計(jì).. 防干擾.. 無(wú)損檢測(cè).. 安裝.. 調(diào)試
0.. 引言
哈爾濱市磨盤(pán)山水庫(kù)引水工程, 設(shè)計(jì)規(guī)模為900 km3 /d。輸水管線長(zhǎng)176 km, 管道直徑為DN 2 200, 輸水的實(shí)時(shí)流量和累積流量數(shù)據(jù), 采用超大口徑電磁流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。
1.. 電磁流量計(jì)原理及優(yōu)點(diǎn)
1. 1.. 電磁流量計(jì)原理
傳感器由測(cè)量管、激磁線圈和測(cè)量電極等元件組成。測(cè)量原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律。激磁繞組供電產(chǎn)生磁場(chǎng), 導(dǎo)電的輸水介質(zhì)通過(guò)測(cè)量管磁場(chǎng)時(shí), 切割磁力線運(yùn)動(dòng), 在垂直于磁場(chǎng)及流速的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)U, 其表達(dá)式如下: U= K ..B .. V ..D ( 1) 式中: K 為儀表結(jié)構(gòu)常數(shù); B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度; V為平均流速; D 為測(cè)量管內(nèi)徑。電磁流量計(jì)傳感器中, 感應(yīng)電勢(shì)原始電壓信號(hào)是平均流速的線性函數(shù), 它與流速分布及介質(zhì)的其他特性無(wú)關(guān)。感應(yīng)電勢(shì)(毫伏電信號(hào))經(jīng)專用電纜傳送至智能轉(zhuǎn)換器, 進(jìn)行數(shù)字化處理, 計(jì)算實(shí)時(shí)流量、累積流量。并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出[ 1] 。
1. 2.. 智能電磁流量計(jì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)
輸水計(jì)量采用電磁流量計(jì)測(cè)量具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。.. 輸水管線管內(nèi)無(wú)縮徑或突出部件, 壓力損失幾乎為零; .. 感應(yīng)電信號(hào)與管截面的平均值相關(guān), 僅需較短的前后直管段, 這對(duì)減小流量計(jì)井的尺寸、降低工程成本尤為重要; .. 輸水介質(zhì)含有一定泥沙的量, 而電磁流量計(jì)傳感器只有襯里和電極與水接觸, 并防腐、耐磨, 儀表壽命長(zhǎng)[ 2]; ..超大口徑電磁流量計(jì)通過(guò)接口與實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接, 可對(duì)輸水流量信息進(jìn)行數(shù)據(jù)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(tǒng)抗干擾性能, 所用接地線必須防止感應(yīng)到任何其他干擾電壓。因此, 不能把接地線與其他帶電電氣設(shè)備的接地連線在一起; 接地施工采用就地打接地極方式接地。在流量計(jì)井外側(cè)安裝接地極, 采用扁鋼引入流量計(jì)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Fig. 1.. G rounding o f the senso r
2. 2.. 接地環(huán)安裝措施
輸水管道采用內(nèi)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(wěn)定。接地環(huán)安裝方式如圖2所示。圖2.. 接地環(huán)安裝F ig. 2.. Insta llation of the ea rth-r ing 圖2中: V1、V2為專用接地線, 由制造廠提供; PE 為功能接地線, 施工現(xiàn)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(hào)輸出端。
2. 3.. 電纜的敷設(shè)與屏蔽措施
超大口徑智能電磁流量計(jì)勵(lì)磁繞組功率較大, 在流量計(jì)井的傳感器IFS4000F 與智能轉(zhuǎn)換器IFC110F 之間, 必須加設(shè)放大器NB900F, 才可滿足勵(lì)磁要求。電磁流量計(jì)接線及屏蔽連接要注意以下幾點(diǎn)。.. 電磁流量計(jì)傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜采用廠商供應(yīng)的專用電纜。不可引入外界干擾。專用電纜的敷設(shè)采用鋼管保護(hù)。.. 勵(lì)磁電源、信號(hào)電纜, 為防止被機(jī)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(shè)。.. 接線盒中的電纜不允許交叉或盤(pán)繞。..保護(hù)接地線PE必須接到接線盒中單獨(dú)的U型夾頭接線端子。.. 施工中切勿松開(kāi)信號(hào)轉(zhuǎn)換器內(nèi)黃綠線U 型夾頭接線端子和端子10之間的保護(hù)連接導(dǎo)體。
3.. 關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)
現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中, 為了不影響計(jì)量系統(tǒng)的檢測(cè)精度, 必須嚴(yán)格滿足下述工藝要求。.. 電極軸線保持水平。電磁流量計(jì)傳感器安裝時(shí), 2個(gè)電極的軸線必須在水平方向上。.. 被測(cè)介質(zhì)充滿測(cè)量管。測(cè)量管內(nèi)保證充滿水, 不能有非滿管或有氣泡聚集在測(cè)量管中的現(xiàn)象。.. 滿足流動(dòng)方向與直管段要求。傳感器上箭頭所指的方向?yàn)榻橘|(zhì)流動(dòng)的正方向; 超大口徑電磁流量計(jì)(傳感器與轉(zhuǎn)換器分體安裝)設(shè)計(jì)均安裝在管道的流量計(jì)井內(nèi)。為了保證計(jì)量準(zhǔn)確, 必須保證流量計(jì)D /后2D 直管段要求(D 為公稱直徑)。
4.. 超大口徑電磁流量計(jì)的安裝
4. 1.. 傳感器與伸縮節(jié)的組裝按傳感器上的箭頭在流量計(jì)的下游側(cè)安裝接地環(huán)及伸縮節(jié), 并將伸縮節(jié)預(yù)調(diào)節(jié)為最短狀態(tài)。
4. 2.. 流量計(jì)井內(nèi)斷口
流量計(jì)井內(nèi)斷口步驟如下。.. 確認(rèn)安裝傳感器斷口部位, 精確測(cè)量斷管尺寸(按伸縮節(jié)伸展后尺寸)。.. 管道斷口區(qū)開(kāi)天窗, 進(jìn)入管內(nèi)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。.. 斷口后, 在兩側(cè)管端用機(jī)械方法處理坡口, 達(dá)到焊接法蘭要求[ 4]。
4. 3.. 吊裝
組裝后的傳感器加伸縮節(jié), 總重約6 t, 現(xiàn)場(chǎng)采用25 t汽車(chē)起重機(jī)吊裝就位。吊裝就位后, 調(diào)節(jié)釋放伸縮節(jié), 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(jié)之間加裝密封墊、穿入螺栓并緊固。
4. 4.. 法蘭焊接
調(diào)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(yù)緊固螺栓, 調(diào)節(jié)收縮伸縮節(jié), 使上下游法蘭脫離流量計(jì)及伸縮節(jié), 法蘭內(nèi)側(cè)留出施焊空間。法蘭內(nèi)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(cè)與防腐處理
.. 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與合格等級(jí)所有法蘭接口角焊縫需進(jìn)行無(wú)損檢測(cè), 采用電磁探傷方式, 檢查比例為99%。質(zhì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)JB 4730- 2005的二級(jí)要求[5] 。若檢查出管道法蘭的焊縫有超標(biāo)缺陷, 應(yīng)及時(shí)處理, 最終使復(fù)檢合格。任何焊縫只能修補(bǔ)一次。.. 內(nèi)側(cè)防腐法蘭焊縫外法蘭的鋼制管件內(nèi)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(nèi)防腐涂料為飲用水級(jí)無(wú)毒環(huán)氧涂料。內(nèi)多側(cè)均采用二底二面涂層。
4. 6.. 傳感器伸縮節(jié)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(jié)整體緊固定位工序。.. 調(diào)節(jié)釋放伸縮節(jié), 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。.. 在下游法蘭與伸縮節(jié)之間加裝密封墊, 穿入螺栓并緊固。.. 按對(duì)稱方式, 緊固全部法蘭螺栓并安裝定位傳感器與伸縮節(jié)。
4. 7.. 系統(tǒng)水壓試驗(yàn)
傳感器與伸縮節(jié)整體安裝結(jié)束后, 應(yīng)隨輸水管道一同進(jìn)行水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為1. 5倍工作壓力。水壓試驗(yàn)合格后, 可以投入運(yùn)行[ 6]。
5.. 系統(tǒng)調(diào)試與投運(yùn)
根據(jù)儀表參數(shù)、工藝參數(shù)、運(yùn)行控制方式, 對(duì)智能變送器進(jìn)行主菜單、子程序的功能和數(shù)據(jù)組態(tài)設(shè)定; 當(dāng)管道充滿過(guò)程流體(水)后, 針對(duì)傳感器電纜、電極進(jìn)行阻抗及絕緣性能測(cè)試; 利用GS8A模擬器對(duì)智能變送器模擬測(cè)試。
6.. 系統(tǒng)檢查與投入運(yùn)行
6. 1.. 檢查傳感器
.. 準(zhǔn)備工作
測(cè)量管道充滿過(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(cè)量?jī)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(hào)和勵(lì)磁)插頭, 注意不要移開(kāi)信號(hào)轉(zhuǎn)換器端子箱內(nèi)部的連接(在U 形夾和端子10間的黃綠導(dǎo)線)。
.. 檢查內(nèi)容
測(cè)量7和8兩線間(勵(lì)磁繞組) 電阻, 正常應(yīng)為20~ 170 ..。測(cè)量1對(duì)7回路間(勵(lì)磁與信號(hào)回路)絕緣電阻, 正常值應(yīng)﹥20M ..。電極回路的測(cè)量, 用交流電壓/電阻電橋分別測(cè)1- 2和1- 3回路間電阻, 兩個(gè)值正常為1 k.. ~ 1M .., 并應(yīng)大致相等, 檢測(cè)的阻抗主要決定于輸水的電導(dǎo)率[ 7]。
.. 電極回路檢查結(jié)果分析如果極大差異, 表明電極接線斷裂或電極污染; 小于此范圍, 則排出管內(nèi)流體再測(cè)量; 如果仍然太低, 電極線路短路。
6. 2.. 用GS8A 模擬器檢查智能轉(zhuǎn)換器
.. 檢查接線從端子箱中斷開(kāi)所有與傳感器的接線1、2、3、7、8, 并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(jí), 內(nèi)阻R i = 15~ 500 .., 量程范圍0~ 20mA, 脈沖范圍0~ 10 kH z; 時(shí)間基準(zhǔn)至少為1 s。.. 檢查步驟及方法根據(jù)F tc 1. 01 \1. 05\1. 06 \3. 02程序數(shù)據(jù)設(shè)定, 計(jì)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(hào), 校驗(yàn)變送器零點(diǎn)值; GS8A 模擬器電流輸出設(shè)定點(diǎn)的mA值應(yīng)在允差范圍內(nèi); GS8A 模擬器脈沖輸出設(shè)定點(diǎn)的每小時(shí)脈沖值應(yīng)在允許范圍內(nèi)。
6. 3.. 系統(tǒng)投運(yùn)
校核結(jié)束, 停電后拆卸校驗(yàn)接線, 恢復(fù)傳感器電纜接線。系統(tǒng)檢查、校核無(wú)誤后, 再次送電, 系統(tǒng)即可正式投入運(yùn)行。
7.. 結(jié)束語(yǔ)
城市引水工程輸水管線超大口徑電磁流量計(jì)在安裝過(guò)程中, 必須嚴(yán)格控制傳感器的防干擾措施; 嚴(yán)格控制影響測(cè)量精度的幾個(gè)關(guān)鍵工藝點(diǎn); 控制現(xiàn)場(chǎng)安裝流程中組裝、吊裝、焊接、無(wú)損檢測(cè)、防腐等環(huán)節(jié)的質(zhì)量; 根據(jù)儀表參數(shù)、工藝參數(shù)、控制參數(shù), 正確地設(shè)定菜單程序的功能和數(shù)據(jù), 以保證系統(tǒng)預(yù)期指標(biāo)。哈爾濱引水工程實(shí)踐表明, 采用上述工程方法, 儀表系統(tǒng)運(yùn)行一年來(lái), 計(jì)量的準(zhǔn)確性、運(yùn)行的可靠性均滿足設(shè)計(jì)要求。
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