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引水工程大口径电磁流量计安装与调试

哈尔滨市磨盘山水库引水工程,设计规模为900km3/d。输水管线长176km,管道直径为DN2200,输水的实时流量和累积流量数据,采用超大口径电磁流量计进行计量。

1电磁流量计原理及优点

1.1电磁流量计原理

传感***由测量管、激磁线圈和测量电极等元件组成。测量原理基于法拉第电磁感应定律。激磁绕组供电产生磁场,导电的输水介质通过测量管磁场时,切割磁力线运动,在垂直于磁场及流速的方向上产生感应电势U,其表达式如下:

U=K×B×V×D        (1)

式中:K为仪表结构常数;B为磁感应强度;V为平均流速;D为测量管内径。

电磁流量计传感***中,感应电势原始电压信号是平均流速的线性函数,它与流速分布及介质的其他特性无关。

感应电势(毫伏电信号)经专用电缆传送至智能转换***,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[1]

1.2电磁流量计测量的优点

输水计量采用电磁流量计测量具有以下几个优点。

①输水管线管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,仅需较短的前后直管段,这对减小流量计井的尺寸、降低工程成本尤为重要;

③输水介质含有一定泥沙的量,而电磁流量计传感***只有衬里和电极与水接触,并防腐、耐磨,仪表寿命长[2];

④超大口径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数据通信。

2传感***安装的防干扰控制

2.1传感***安装接地措施

传感***安装接地直接影响系统抗干扰性能,所用接地线须***防止感应到任何其他干扰电压。因此,不能把接地线与其他带电电气设备的接地连线在一起;接地施工采用就地打接地极方式接地。在流量计井外侧安装接地极,采用扁钢引入流量计接地点。接地电阻值不大于10Ω,传感***接地如图1所示。

大口径电磁流量计传感***接地图

2.2接地环安装措施

输水管道采用内有绝缘涂层的金属管道,须***安装接地环,提高抗干扰性能,否则会造成仪表工作不稳定。接地环安装方式如图2所示。

大口径电磁流量计接地环安装图

2:V1V2为专用接地线,由制造厂提供;PE为功能接地线,施工现场采用扁钢制作。D1D2为密封垫片;E为接地环;F1为管道法兰;F为传感***法兰;Y为传感***信号输出端。

2.3电缆的敷设与屏蔽措施

超大口径电磁流量计励磁绕组功率较大,在流量计井的传感***IFS4000F与智能转换***IFC110F之间,须***加设放大***NB900F,才可满足励磁要求。

电磁流量计接线及屏蔽连接要注意以下几点。

①电磁流量计传感***与转换***之间的连接电缆采用厂商供应的专用电缆。不可引入外界干扰。专用电缆的敷设采用钢管保护。

②励磁电源、信号电缆,为防止被机械压伤、门齿类动物(老鼠)咬伤,要求电缆分别穿管敷设。

③接线盒中的电缆不允许交叉或盘绕。

④保护接地线PE须***接到接线盒中单独的U型夹头接线端子。

⑤施工中切勿松开信号转换***内黄绿线U型夹头接线端子和端子10之间的保护连接导体。

3关键工艺控制点

现场安装过程中,为了不影响计量系统的检测精度,须***严格满足下述工艺要求。

①电极轴线保持水平。电磁流量计传感***安装时,2个电极的轴线须***在水平方向上。

②被测介质充满测量管。测量管内保证充满水,不能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要求。传感***上箭头所指的方向为介质流动的正方向;超大口径电磁流量计(传感***与转换***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,须***保证流量计前10D/2D直管段要求(D为公称直径)

4超大口径电磁流量计的安装

4.1传感***与伸缩节的组装

按传感***上的箭头在流量计的下游侧安装接地环及伸缩节,并将伸缩节预调节为***短状态。

4.2流量计井内断口

流量计井内断口步骤如下。

①确认安装传感***断口部位,准确测量断管尺寸(按伸缩节伸展后尺寸)

②管道断口区开天窗,进入管内做米字型钢支撑,确保管道圆度,防止断口后管端变形而影响法兰安装。

③断口后,在两侧管端用机械方法处理坡口,达到焊接法兰要求[4]

4.3吊装

组装后的传感***加伸缩节,总重约6t,现场采用25t汽车起重机吊装就位。吊装就位后,调节释放伸缩节,在上游法兰与传感***之间加装接地环、密封垫,穿入螺栓找正并紧固;同样在下游法兰与伸缩节之间加装密封垫、穿入螺栓并紧固。

4.4法兰焊接

调整管道上下游法兰、接地环和密封垫的位置,紧固螺栓,并点焊固定。拆除上下游法兰预紧固螺栓,调节收缩伸缩节,使上下游法兰脱离流量计及伸缩节,法兰内侧留出施焊空间。法兰内外采用角焊缝方式焊接上下游2片法兰。

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损检测,采用电磁探伤方式,检查比例为100%。质量应符合标准JB4730-2005的二级要求[5]。若检查出管道法兰的焊缝有超标缺陷,应及时处理,***终使复检合格。任何焊缝只能修补一次。

②内侧防腐法兰焊缝外

法兰的钢制管件内外防腐与钢管本体处理方式相同,法兰焊缝外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。内多侧均采用二底二面涂层。

4.6传感***伸缩节整体紧固定位

上下游法兰焊缝经探伤合格后,进入传感***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***之间,加装接地环、密封垫,穿入螺栓并紧固。

②在下游法兰与伸缩节之间加装密封垫,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传感***与伸缩节。

4.7系统水压试验

传感***与伸缩节整体安装结束后,应随输水管道一同进行水压试验。试验压力为1.5倍工作压力。水压试验合格后,可以投入运行[6]

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***进行主菜单、子程序的功能和数据组态设定;当管道充满过程流体(),针对传感***电缆、电极进行阻抗及绝缘性能测试;利用GS8A模拟***对智能变送***模拟测试。

6系统检查与投入运行

6.1检查传感***

①准备工作

测量管道充满过程流体()并静止。在打开壳体()之前须***先停电。检查所需的测量仪表和工具包括欧姆表或交流电压/电阻电桥。检查前须***拔出(信号和励磁)插头,注意不要移开信号转换***端子箱内部的连接(U形夹和端子10间的黄绿导线)

②检查内容

测量78两线间(励磁绕组)电阻,正常应为20170Ψ。测量17回路间(励磁与信号回路)绝缘电阻,正常值应﹥20MΨ。电极回路的测量,用交流电压/电阻电桥分别测1-21-3回路间电阻,两个值正常为1kΨ~1MΨ,并应大致相等,检测的阻抗主要决定于输水的电导率[7]

③电极回路检查结果分析

如果极大差异,表明电极接线断裂或电极污染;小于此范围,则排出管内流体再测量;如果仍然太低,电极线路短路。

6.2GS8A模拟***检查智能转换***

①检查接线

从端子箱中断开所有与传感***的接线12378,并记录每颗电缆端子的接线位置。将毫安表连接到端子I+/I-,精度0.1,内阻Ri=15500Ψ,量程范围020mA,脉冲范围010kHz;时间基准至少为1s

②检查步骤及方法

根据Ftc1.011.051.063.02程序数据设定,计算、校核零点、mA输出范围、脉冲输出值。GS8A模拟***发出零点模拟信号,校验变送***零点值;GS8A模拟***电流输出设定点的mA值应在允差范围内;GS8A模拟***脉冲输出设定点的每小时脉冲值应在允许范围内。

6.3系统投运

校核结束,停电后拆卸校验接线,恢复传感***电缆接线。系统检查、校核无误后,再次送电,系统即可正式投入运行。

7结束语

         城市引水工程输水管线超大口径电磁流量计在安装过程中,须***严格控制传感***的防干扰措施;严格控制影响测量精度的几个关键工艺点;控制现场安装流程中组装、吊装、焊接、无损检测、防腐等环节的质量;根据仪表参数、工艺参数、控制参数,正确地设定菜单程序的功能和数据,以保证系统预期指标。哈尔滨引水工程实践表明,采用上述工程方法,仪表系统运行一年来,计量的准确性、运行的可靠性均满足设计要求。

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