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本文引言：

    哈爾濱市磨盤(pán)山水庫(kù)引水工程,，設(shè)計(jì)規(guī)模為900km3/d,。輸水管線長(zhǎng)176km,，管道直徑為DN2200,，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：

     （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)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 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)。

    ①輸水管線管內(nèi)無(wú)縮徑或突出部件,，壓力損失幾乎為零,；

    ②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；

    ③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],；

    ④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

    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

    圖2中：V1,、V2為接地線,，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)。   

    ①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)的電纜,。不可引入外界干擾,。電纜的敷設(shè)采用鋼管保護(hù)。

    ②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),。

    ③接線盒中的電纜不允許交叉或盤(pán)繞。

    ④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,。

    ⑤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,。

    ①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,。

    ②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。

    ③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(chēng)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,。   

    ①確認(rèn)安裝傳感器斷口部位,，測(cè)量斷管尺寸(按伸縮節(jié)伸展后尺寸)。

    ②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,。

    ③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6t，現(xiàn)場(chǎng)采用25t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

    ①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100%,。質(zhì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)JB4730-2005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,，終使復(fù)檢合格。任何焊縫只能修補(bǔ)一次。

    ②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。

    ①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,。

    ②在下游法蘭與伸縮節(jié)之間加裝密封墊，穿入螺栓并緊固,。

    ③按對(duì)稱(chēng)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

    ①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),。

    ②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20~170Ω。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)﹥20MΩ,。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1kΩ~1MΩ,，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],。

    ③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

    ①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Ri=15~500Ω,，量程范圍0~20mA,，脈沖范圍0~10kHz；時(shí)間基準(zhǔn)至少為1s,。

    ②檢查步驟及方法

    根據(jù)Ftc1.011.051.063.02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,。