6 取用水监测站建设要求
6.1 管道测流
6.1.1 现场勘察要求
采用管道取水的(地下水、泵站、水电站)取用水户水量监测站,建设前应进行下列现场勘察工作。
a)绘制现场布置图(含管路、建筑物与线缆敷设),标注传感器、RTU与太阳能电池板等设备安装位置。
b)按照现场勘察表(见表A.1、表A.2)项目,详细调查并逐项填写,并在备注栏内对现场管道加工、仪器安装位置等问题与取用水户沟通后详细说明。
c)现场勘察拍摄照片记录,照片应包含户门、厂房全景、RTU位置、传感器安装位置等,照片不低于400万像素。
6.1.2 传感器选型与安装
6.1.2.1 传感器类型
本标准提出的管道流量测量方法仅适用于满管流量测量,采用的流量传感器主要有:电磁流量计、超声流量计以及电子远传水表等。
6.1.2.2 电磁流量计
设备选型应注意下列事项:
a)根据被测介质的性质(电磁流量计只能测量导电液体流量,而气体、油类和绝大多数有机物液体不在一般导电液体之列),确定是否采用电磁流量计。
b)根据被测介质的性质,确定电极材料。
c)根据被测介质温度确定采用内衬材料(橡胶内衬耐温不得超过80℃;四氟内衬耐温150℃,瞬间可耐180℃)。
d)根据被测介质压力,选择表体法兰规格。
6.1.2.3 超声流量计
超声流量计分时差法和多普勒法两种。流量计按换能器安装方式可分为插入式和外夹式两种形式。超声流量计根据换能器的数目不同,分为单声道、双声道和多声道流量计。
超声流量计的选型应根据管道材质、管壁厚度及管径、直管段长度、是否含有杂质、气泡以及流体温度等来确定。
设备选型应注意下列事项:
a)多普勒式超声流量计对被测介质要求比较苛刻,应具有一定的杂质含量。
b)时差式超声流量计主要用来测量洁净的流体流量,也可以测量杂质含量不高(杂质含量小于10g/L,粒径小于1mm)的均匀流体。
c)外夹式超声流量计限用于金属材质管道、无内衬、无锈蚀的场合,因衬里(或锈层)与内管壁剥离其夹层可能夹有气体会严重衰减超声波信号,内壁锈蚀严重的管道可能改变超声波传播路径。
d)插入式超声流量计不受管道材质、衬里的限制,适用范围较宽。
6.1.2.4 电子远传水表
电子远传水表主要用于地下水取水场合,设备选型应注意下列事项:
a)水表的选用需首先考虑水表的工作环境:如水的温度、工作压力、计量范围及水质情况等对水表进行选择,然后按通过水表的设计流量,以产生水表压力损失接近和不超过规定值确定水表口径。
b)一般情况下,公称直径不大于DN50时,应采用旋翼式水表;公称直径大于DN50时,应采用螺翼式水表;量程比大于1000时应采用复式水表。室内设计中应优先采用湿式水表。
c)当用水均匀时,应按设计秒流量不超过水表的常用流量来决定水表的公称直径。当有消防流量到时候需要进行流量校核,保证其总流量不超过水表的最大流量限制。
d)水表不应安装于水泵出水侧。
6.1.2.5 传感器选型要点
传感器选型除考虑6.1.2.2～6.1.2.4外还应考虑下列因素:
a)测量精度:
电磁流量计测量精度宜达±0.5%;
超声波流量计精度宜达±(1～1.5)%;
电子远传水表流量测量精度宜达±2%。
b)管道直径与测量范围:
电磁流量计:适用管径小于2000mm;
超声波流量计:管径不限;
电子远传水表:适用管径小于500mm。
流量测量范围在选型时应查阅产品技术指标进行选择。
c)造价:
电磁流量计造价高,宜用于中小型管道和测量精度要求高的场合;
超声波流量计价格中等,且管径对价格影响不大,适用于大中型管道;
电子远传水表价格低廉,适用于小型管道的流量测量。
d)流量计的输出信号:
流量计应选用具有瞬时值和累计值输出的产品。
e)确定流量计数据输出接口(宜采用RS-485)。
f)传感器数据传输采用MODBUS协议。
6.1.2.6 安装位置与方法选择
传感器的安装有下列要求:
a)流量计安装位置需要管道具有一定长度的直管段,超声流量计、电子远传水表要求仪器安装位置前直管段长度大于管径的10倍,仪器安装位置后直管段长度大于管径的5倍;电磁流量计要求仪器前直管段长度大于管径的5倍,仪器后直管段长度大于管径的3倍。直管段长度不足的场合,应考虑采用多声道的超声测量方式保证测量精度。
b)泵站(水电站)进出口管道条件均满足安装条件的场合,流量计安装位置应优先选择在进口段。
c)在管道地埋的场合,可采取开挖安装井的方式,为仪器安装维护提供条件。安装井大小应满足施工安装与维护的空间要求,安装井须有排水防淹没措施。
d)在管道不允许加工(管道切割、焊接法兰)的场合,可选择外夹式或插入式安装方式。
e)对大型非金属材料的管道(涵洞)场合,可选用声学时差法流量计,并采用换能器在管道(涵洞)内壁安装的方式。
f)设备安装与调试按SZY 204—2012要求执行。
6.1.3 监测站建设要求
6.1.3.1 监测站拓扑结构
在有多路管道取水的场合,应选择在汇合后的总管上测流;在多路管道无汇总管且分布范围在有线传输条件满足的范围内,可将多台传感器(流量计)接入1台RTU,管道测流监测站拓扑结构见图2。
图2 管道测流监测站拓扑结构图
对一个取水用户拥有多处取水口,且分布较散,不易采用有线传输方式接入,但各点之间可实现ZIGBEE或其他短传通信的场合,可采用多点汇聚,集合在一个站再行转发的方式建设,以节省通信资源和运行费用。管道测流监测站集合转发拓扑结构见图3。
6.1.3.2 监测站设备配置要求
管道流量监测站由传感器、RTU、通信单元和电源等设备组成。
图3 管道测流监测站集合转发拓扑结构图
根据现场勘察和设计,应对每一个测站设备、辅助设施进行配置,并填写配置表1。
表1 管道流量监测站设备配置表
6.2 明渠堰槽测流
6.2.1 现场勘察要求
明渠堰槽测流监测站建设前,应进行下列现场勘察工作:
a)绘制现场布置图(含河道、可利用建筑物及线缆敷设),标注堰槽、水位计、RTU与太阳能电池板等设备安装位置。
b)按照现场勘察表(见表A.1、表A.3)项目,详细调查并逐项填写,并在备注栏内对现场堰槽加工、仪器安装位置等问题详细说明。
c)现场勘察拍摄照片记录,照片至少应包含全景、RTU位置、传感器安装位置等,照片不低于400万像素。
6.2.2 传感器选型与安装
6.2.2.1 传感器选型原则
传感器应按下列原则选型:
a)薄壁堰适用于小流量。
b)宽顶堰、三角形剖面堰和测流槽适用于大流量。
c)测流槽适用于泥沙含量大的河段测流。
6.2.2.2 安装位置与方法选择
传感器安装应按下列要求选择:
a)堰槽安装位置应选择在渠道的平直段。
b)渠道坡降大于0.5%,或选择在渠首、渠尾断面前后有明显跌水处,以保证堰槽自由出流条件。
c)小型堰槽可以整体加工后运至现场安装,堰槽与渠道尺寸需平滑过渡。
6.2.3 监测站建设要求
6.2.3.1 监测站拓扑结构
堰槽测流监测站拓扑结构见图4。
图4 堰槽测流监测站拓扑结构图
6.2.3.2 监测站设备配置要求
流量监测站由传感器、RTU、通信单元和电源等设备组成。
根据现场勘察和设计,应对每一个监测站设备、辅助设施进行配置,并填写配置统计表。
堰槽流量监测站设备配置统计表见表2。
表2 堰槽测流站设备配置表
6.3 水工建筑物法测流(闸站)
6.3.1 现场勘察要求
水工建筑物测流监测站点建设前,应进行下列现场勘察工作:
a)绘制现场布置图(含河道、闸站建筑物、闸室平面及线缆敷设),标注水位计、闸位计、RTU与太阳能电池板等设备安装位置。
b)按照现场勘察表(见表A.1、表A.4)项目,详细调查并逐项填写,并在备注栏内现场条件、仪器安装位置等问题详细说明。
c)现场勘察拍摄照片记录,照片至少应包含上下游全景、RTU位置、传感器安装位置等,照片不低于400万像素。
6.3.2 传感器选型与安装
6.3.2.1 传感器选型原则
a)水位计选型应综合考虑岸坡条件、通航条件、水位变幅、精度要求与土建投资等因素。
1)浮子式水位计适用于水位升降幅度不大,岸坡适于建造水位井的监测站点,具有结构简单、测量精度高、稳定性好的特点,是水位测量优先选择的方式。
2)超声波、雷达水位计适用于水位升降幅度大,地形不适于建造水位井的观测站点,可采用支架悬臂安装方式,安装方便。水位计自身测量精度高,但易受水面漂浮物影响。
3)气泡(压力)式水位计宜用于岸堤坡度较缓长,不适合建设水位井的河道。
b)闸位计选型应根据闸门型式及启闭方式,并根据闸门最大开度选择闸位计量程。
6.3.2.2 水位计安装位置与方法选择
水位计安装位置与方法选择应满足下列要求:
a)水位计安装位置选择。上下游水位计位置应布置在闸门引水对水位的影响区以外,距离宜为河宽的5～10倍。闸站前后有导流翼墙可利用时,可选择水位波动影响较小、无漂浮物处。
b)水位计安装方法。
1)浮子式水位计。浮子式安装需要建设水位井,常用的水位井有岛式和简易式两种,可根据站点条件选用,安装方式见图5、图6。岛式水位井主要用于水位测量精度要求高的场合。岛式水位井用在通航和行洪河道中时还要考虑防撞、防洪措施;简易井主要应用于水位变幅较小、河岸有可利用翼墙或树(打)桩方便的场合。
图5 岛式水位井安装示意图
图6 简易式水位井安装示意图
2)超声波、雷达水位计安装方式见图7。
3)气泡(压力)式水位计安装方式见图8。
图7 超声波、雷达水位计安装示意图
图8 气泡(压力)式水位计安装示意图
6.3.2.3 水位计安装要求
水位计安装应满足下列要求:
a)浮子式水位计要求井体垂直,测井直径足够安装水位计、浮子和平衡锤,并保证浮子和平衡锤吊索不缠绕,井内要有防淤积措施。简易井由于直径小,防浪效果差,在井底应增设格栅消浪装置。
b)超声波、雷达水位计安装支架应有足够的强度与刚度,防止风吹抖动。悬臂支杆不宜超过6m,支架混凝土基础应有足够的重量,保证支架的稳定支撑。
c)气泡水位计安装的气管置入水下时,应采用钢管护套,管道较长时应有足够多的固定支撑,确保不被水流冲击损坏;取压口应与水流流向垂直,防止动水干扰测量,必要时应配置均压环。
d)水位监测站应设立水位标尺、高程标点,高程引入不低于3级。
e)水位计安装应保证水位变幅范围内正常工作。
6.3.2.4 闸位计安装方法
根据闸门类型及启闭方式可选用齿轮传动、链轮传动、联轴器传动或自收缆式传动等安装方式。
6.3.3 监测站建设要求
6.3.3.1 监测站拓扑结构
水工建筑物(闸站)监测站拓扑结构图见图9。
图9 水工建筑物(闸站)监测站拓扑结构图
6.3.3.2监测站设备配置要求
监测站由传感器、RTU、通信单元和电源等设备组成。根据现场勘察和设计,应对每一个监测站设备、辅助设施进行配置,并填写配置表3。
表3 水工建筑物流量监测站设备配置表
6.4 泵站(水电站)测流
6.4.1 现场勘察要求
泵站、水电站测流监测站点建设前,应进行下列现场勘察工作:
a)绘制现场布置图(含河道与站建筑物、站房平面及线缆敷设),标注功率计、水位计、RTU与太阳能电池板等设备安装位置。
b)按照现场勘察表(见表A.1、表A.5)项目,详细调查并逐项填写,并在备注栏内对现场条件、仪器安装位置等问题详细说明。
c)现场勘察拍摄照片记录,照片至少应包含户门、厂房全景、RTU位置、传感器安装位置等,照片不低于400万像素。
6.4.2 传感器选型与安装
泵站(水电站)流量测量应监测该站上下游水位、单机有功功率,同时收集机组效率曲线。
上下游水位计选型参考6.3.2。
电机有功功率测量应选用有数字输出的功率计。
6.4.2.1 安装位置与方法选择
上下游水位计安装位置与方法参考6.3.2.2。
6.4.3 监测站建设要求
6.4.3.1 监测站拓扑结构
泵站(水电站)监测站拓扑结构图见图10。
图10 泵站(水电站)监测站拓扑结构图
6.4.3.2 监测站设备配置要求
监测站由传感器、RTU、通信单元和电源等设备组成。根据现场勘察和设计,应对每一个测站设备、辅助设施进行配置,并填写配置统计表4。
表4 泵站(水电站)流量监测站设备配置表
