李海峰

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 830000)

0 引言

某灌區(qū)總干渠工程全長約168 km，設(shè)計流量74 m3/s，加大流量85 m3/s，屬大(Ⅰ)型Ⅰ等工程，承擔(dān)160萬畝的灌區(qū)灌溉供水任務(wù)，是一項具有灌溉、發(fā)電、防洪、生態(tài)等綜合社會效益的工程。工程沿線水閘建筑物布設(shè)共計62座，為引水閘1座、節(jié)制閘13座、退水閘8座、揚水泵站4座、分水閘35座，在工程運行中發(fā)揮著重要的作用。分水閘包括明渠式和干管式分水閘，其中干管式分水閘32座，管道結(jié)構(gòu)有鋼管結(jié)合PCCP管，閘門形式為蝴蝶閥，管徑DN600，DN800，DN1 000，是主要布設(shè)流量計量設(shè)備的閘站。

總干渠工程渠線長、輸水流量大，建筑物多，需要建立一套科學(xué)、有效的自動化調(diào)度系統(tǒng)，來為工程安全調(diào)度、運行管理服務(wù)。而分水口水量計量系統(tǒng)是自動化系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是現(xiàn)場采集各分水口流量數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)控中心，為運行調(diào)度管理提供必要的決策依據(jù);同時計量系統(tǒng)可以隨時監(jiān)測用水戶的用水情況，使供水和用水雙方隨時明確供水及用水水量，算清水賬。因此，在工程發(fā)揮效益前完成各分水口水量計量設(shè)施的建設(shè)是非常必要和緊迫的。

1 工程運行方式及設(shè)備選型

1.1 工程運行與控制

總干渠工程采用明渠結(jié)合隧洞、渡槽輸水，目前工程的配套灌區(qū)的建設(shè)屬于起步階段，工程引水未達(dá)到設(shè)計水位，為了滿足分水閘進(jìn)水高程要求，利用節(jié)制閘將干渠分成多個渠段，每個渠段相當(dāng)于一個小水庫，在引水調(diào)度時，通過控制這些小水庫來控制整個干渠水位，以達(dá)到分水閘供水的目的。此外，從干渠的安全考慮，沿線設(shè)置8個退水閘，用于退出多余引水及緊急事故退水。

工程運行選用干渠水位及閘前水位的方式作為渠道的運行控制方式，以流量作為控制輸出，確保了工程的調(diào)度運行安全。

1.2 設(shè)備選型

1.2.1 選型原則

選擇流量計的原則首先是要深刻地了解各種流量計的結(jié)構(gòu)原理和流體特性等方面的知識，同時還要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況及考察周邊的環(huán)境條件進(jìn)行選擇。也要考慮到經(jīng)濟(jì)方面的因素。一般情況下，主要應(yīng)從下面四個方面進(jìn)行選擇:

1)流量計的性能要求;2)流體特性;3)安裝要求;4)環(huán)境條件。

1.2.2 設(shè)備選型

由于總干渠工程已建成，渠道、閘房、管道、閥門的總體布置已固定，分水口計量設(shè)施的安裝受現(xiàn)場條件的制約，不宜做較大的土建改造，因此要盡量選擇投資小、效果好、精度高的實施方案，來實現(xiàn)各分水口水量計量的功能。

在設(shè)備選型前，我們針對水量計量系統(tǒng)建設(shè)項目進(jìn)行了前期調(diào)研、設(shè)備考察、方案優(yōu)選等工作，并結(jié)合選型原則反復(fù)對比分析最終選用插入式超聲波流量計，插入式超聲波流量計優(yōu)點:1)廣泛應(yīng)用于大直徑管道，不會因管徑大而增加投資;2)設(shè)備運行穩(wěn)定，免維護(hù)，使用壽命持久;3)設(shè)備計量的可靠性高，計量精度高;4)具有不停產(chǎn)安裝、無壓力損失等特點;5)設(shè)備價格不高，安裝簡單，投資較少;6)無需校定，簡單調(diào)試就可以正常使用。

在確立設(shè)備選型方案的基礎(chǔ)上，我們還針對設(shè)備應(yīng)用環(huán)境、安裝要求、性能等方面，進(jìn)行了數(shù)次現(xiàn)場試驗，逐步補充和完善了分水口計量實施方案，為方案實施后取得較好的效果奠定了基礎(chǔ)。

2 流量計的安裝與校驗

2.1 流量計安裝

超聲波流量計的安裝工序簡單，易于實施，關(guān)鍵步驟是選取測量點，然后將傳感器安裝在管道上，最后把測量點的水管參數(shù)輸入流量計中，開始計量。超聲波流量計的測量點宜選擇距上游10倍管徑長度、距下游5倍管徑長度的均勻直管段，即選擇水流分布均勻的管段，要充滿水(無論垂直或水平管段)，另外測量點應(yīng)充分遠(yuǎn)離閥門、泵、高壓電和變頻器等干擾源，以減少測量誤差達(dá)到測量精度的要求。

超聲波流量計傳感器的安裝質(zhì)量直接影響水流量測量的準(zhǔn)確性、可信度和運行可靠性。對于本工程中采用的低壓PCCP管道，管材由多種材質(zhì)組成(見圖1)，對流量計的安裝造成了一定的難度。前期方案階段，經(jīng)咨詢PCCP管道供應(yīng)廠家、專家，反復(fù)技術(shù)論證、現(xiàn)場試驗，最終采用人工剝離管道表面水泥砂漿保護(hù)層，將鋼筒表面的纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲分離，分離的范圍滿足球閥底座可以焊接要求，在鋼筒上焊接底座，連接球閥，利用專用鉆孔工具在不停產(chǎn)狀態(tài)下采用Z方式安裝傳感器，達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖1 管材的組成部分示意圖

2.2 流量計調(diào)試

流量計調(diào)試是對感應(yīng)器的正確安裝進(jìn)行調(diào)校，主要是使得發(fā)射感應(yīng)器的聲波信號經(jīng)流體中傳播以后能正常地被接收感應(yīng)器所接收，以確保設(shè)備的可靠運行。調(diào)校主要是通過檢查接收信號強度、信號質(zhì)量來確定的。信號強度、信號質(zhì)量直接關(guān)系到流量值的準(zhǔn)確性。對于上述兩個檢驗項目，都是用0～99的數(shù)值大小來反映的，數(shù)值越大越穩(wěn)定可信，反之，就要逐級排查安裝環(huán)節(jié)，找出數(shù)值偏小的原因，一般是由發(fā)射、接收信號的傳感器錯位引起的。

2.3 流量計校驗

分水口流量計安裝調(diào)試完成后，對各分水口進(jìn)行了校驗，主要采用如下方法:1)結(jié)合工程實際，運用體積比對法;2)利用外夾式超聲波流量計比對法;3)使用流速儀比對法。

在實踐中，作者對安裝的32臺超聲波流量計進(jìn)行了比對校驗，針對不同的閘后連接條件采取不同的方法，部分采用多種方法聯(lián)合校驗比對。從試驗數(shù)據(jù)分析表明，在滿足安裝要求的條件下，超聲波流量計運行穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，經(jīng)多次測量誤差基本控制在±5%以內(nèi)，可以滿足本工程農(nóng)業(yè)灌溉供水的要求。

3 工程使用中的維護(hù)和檢修

對于插入式超聲波流量計，要定期清理傳感器上沉積的雜質(zhì)、水垢等，檢查有無漏水現(xiàn)象，定期維護(hù)可以確保超聲波流量計的長期穩(wěn)定運行。另外，結(jié)合超聲波流量計在本工程的使用中常見故障總結(jié)出解決辦法，以供大家參考。

1)讀數(shù)不穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)上下浮動大。管理人員在檢查時，發(fā)現(xiàn)在蝶閥開度接近全開時，超聲波儀表盤顯示的測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，上下浮動大，經(jīng)咨詢廠家、現(xiàn)場排查，分析主要是由于管道振動引起的，因此在管道采取防振措施，現(xiàn)象消失。

2)流量計顯示流量數(shù)據(jù)誤差大或流量顯示為零。由于本工程采用的是單通道的超聲波流量計，對于管內(nèi)液體滿管要求較高，若管內(nèi)液體不能達(dá)到滿管或者含有大量氣泡，影響測量精度;對于管內(nèi)水位不能達(dá)到半管條件時，將會出現(xiàn)流量顯示為零的情況，遇到上述情況，需要采取抬高分水閘閘前水位，使管道充滿液體，達(dá)到計量精度。另外也不排除誤差較大，輸入管道內(nèi)徑時輸入錯誤的情況。

3)流量計信號強度降低。流量計在使用過程中，發(fā)現(xiàn)信號強度降低，出現(xiàn)這種情況時要檢查傳感器方向是否發(fā)生偏移或傳感器表面是否存在雜草、雜物、水垢等，如果有要及時調(diào)整傳感器位置或清洗傳感器發(fā)射面。

4)其他問題。如發(fā)現(xiàn)儀表無顯示、儀表僅有背光時，要及時檢查電源連接情況，檢查保險絲是否燒斷，如排除以上因素，建議把儀器返廠由專業(yè)技術(shù)人員檢查。另外在電源不穩(wěn)定的情況下使用時，要配備穩(wěn)壓電源，避免發(fā)生不必要的損失。

4 結(jié)語

流量計是灌溉供水計量過程中非常重要的計量儀表，它的計量是否準(zhǔn)確、可靠，關(guān)系到水量的精確計算、水費征收和水量調(diào)度安全，所以做好流量計選型、安裝調(diào)試及校驗工作非常重要。某灌區(qū)總干渠工程分水口均采用插入式超聲波流量計進(jìn)行水量計量，通過兩年多的實際使用，現(xiàn)場反映情況良好，故障率低，具有較高的穩(wěn)定性，在工程使用中取得了較好的效果，對工程的控制、調(diào)度與計量發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

［1］SL 61-2003，水文自動化測報系統(tǒng)規(guī)范［S］.

［2］GB 11830-1999，水文測報裝置流量計［S］.

［3］SL/T 232-1999，動態(tài)測量、流速標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗方法［S］.

［4］超聲波流量計使用說明［Z］.

［5］北京菲格瑞思儀表有限公司.分析超聲波流量計的常見故障［Z］.