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        自來水行業電磁流量計安裝調試中的關鍵控制點研究

        來源:作者:發表時間:2017-09-08 08:48:21

         摘要:文章通過對自來水管道上安裝的電磁流量計故障原因進行分析,提出供水管道上電磁流量計安裝調試中的幾個關鍵控制點,極大地減少了電磁流量計運行中的故障,確保了計量的準確度。

         
        0 引言
                電磁流量計廣泛使用于自來水行業,作為貿易結算和內部考核的計量儀表。行業內使用的電磁流量計一般采用分體式,它由安裝在管道的傳感器、顯示流量并具備通信功能的智能轉換器及傳感器和轉換器之間的勵磁信號電纜、流量信號電纜組成。在公司開始使用的早期,存在的主要問題有:流量數值波動大;數值偏離實際,**高可達 10 倍;轉換器損壞。這些問題嚴重影響供水計量的可靠性、準確性。
         
                通過對安裝調試過程、現場環境的分析,產生上述問題的主要原因有:電磁場干擾、傳感器浸水、管道水流不穩定、水中有氣泡、電氣連接問題、雷擊。抓好安裝調試階段幾個關鍵點的質量控制,可以極大地減少上述問題。
         
        1 電磁流量計安裝中的關鍵點
        1.1 安裝場所環境
                安裝場所環境需要盡可能地避免劇烈震動,在必要的時候需要對管左右兩邊的支撐件進行測量;要盡可能地對交直流強磁場區域進行規避,例如需要避開磁性物體以及有著較強電磁場的設備等,特別是變頻調速運行的中低壓電動機及其電纜線,以免磁場影響傳感器的工作磁場和流量信號;盡可能地避免受陽光直射、腐蝕性氣體;避免傳感器浸水的場所。
         
        1.2 在管道中的安裝位置
                傳感器可以是垂直、水平或者是傾斜安裝,但是需要注意的是要確保內部水流必須是水平或者是傾斜向上方向的流動。為了讓測量電極不受水中的沉積物或者是氣泡影響,傳感器的兩電極軸線的連線需要和水平面保持平行,避免傳感器安裝在管道高位,防止氣泡在傳感器處集聚,確保傳感器工作時滿管,才能保證正常測量及測量精度。安裝時應確保傳感器與工藝管道同心,尤其對小口徑流量計,同心度偏差導致測量偏差較大。傳感器與管道間法蘭密封墊圈的孔徑應與管道的襯里內徑相同,安裝時孔口要對準。突入管道襯里的那一部分墊圈就相當于一個節流件,嚴重時還會破壞流速的對稱分布,給測量帶來不必要的誤差。
         
        1.3 安裝直管段的要求
                不能將傳感器作為荷重支撐點,也不能將傳感器來支撐相鄰的工作管道,應由夾持它的管道承重,或使用專門的傳感器支撐物體。安裝時必須滿足前置直管段長度≥5DN(DN 為管道直徑),后置直管段長度≥3DN。有彎管、三通、閥門、泵在傳感器上游時,爭取前置直管段長度≥15DN,后置直管段長度≥5DN。有具體安裝要求的應根據電磁流量計說明書進行安裝,切忌調節閥直接安裝在傳感器進水側,泵安裝在傳感器出水側。
         
        1.4 大口徑傳感器的安裝井建設
                由于自來水行業的特點,管網中運行的大口徑傳感器基本安裝在井內,井內容易積水或滲漏水,使傳感器接線盒內受潮,導致計量不準確,即使防護等級為IP68 的傳感器,也常出現該問題。要拆除原有接線盒內膠封,重新制作膠封,是實踐中常用的方法之一。所以,在安裝大口徑傳感器之前必須要做好相對應的傳感器井。給排水系統中常見的安裝形式如圖 1 所示。傳感器井應有足夠的活動空間,側壁埋有敷設電纜的鋼管,上有蓋板防止雨淋,下有泄水以免坑內積水而使傳感器浸水。傳感器應放在專用支撐架,在出水側裝有活絡的伸縮管。
        大口徑傳感器安裝.gif
        1.5 傳感器工作接地
                流體切割磁力線產生的流量信號,是以流體本身作為零電位,兩個電極上分別產生交替變化的正負電勢。該流量信號輸入轉換器時,采用對稱的輸入回路。因此轉換器流量信號輸入端中點,即流量信號電纜屏蔽層必須與流體電氣連接且同處于零電位。因為傳感器的輸出流量信號相當小,通常情況下只有幾毫伏,所以為了能夠增強抗干擾的能力,在回路中的零點必須要進行接地,即以大地電位為零電位。
         
                因為埋地金屬管道全部都是與大地連通的,所以水流通過金屬管道和大地電氣相連接,可以有效地滿足回路零電位接地。傳感器特別是小口徑傳感器通常并不會強制性地要求單獨設置接地裝置,但如果是單獨設置接地裝置則有助于儀表的可靠運行。設置的接地點應是獨立的,不能與其他電氣設備的接地線連接在一起,接地電阻應小于10 Ω。傳感器安裝在金屬管道上,將傳感器的接地導線按制造廠的要求連接到兩側管道法蘭上,就可形成可靠的接地回路,也可以單獨設置接地裝置。傳感器安裝在塑料管道或內壁有絕緣涂層、襯里、漆層的金屬管道上,傳感器兩端必須安裝金屬短管或接地環,然后將傳感器接地導線與金屬連接。安裝過程的保護:傳感器吊裝時必須保護好襯里,防止被安裝現場尖銳硬物刺傷,防止焊接或火焰切割等各種熱源使傳感器襯里受熱損壞。在傳感器及連接管路全部安裝完成之前,轉換器不能連接信號線,避免損壞轉換器。
         
        1.6 轉換器防雷擊
                雷擊會造成電磁流量計內部元器件損壞,一般只能更換轉換器,周期長、經濟損失大,值得高度重視。雷擊會在線路中感應瞬時高電壓和浪涌電流,進入轉換器就會使其損壞。瞬時高電壓和浪涌電流有 3條引入途徑:電源線、傳感器與轉換器間的流量信號電纜和勵磁電纜。因此電磁流量計的電源需安裝電源避雷器,接入轉換器的勵磁線和流量信號線必須分別安裝信號避雷器。
         
                分析雷擊故障中轉換器內部的損壞零件,基本在交流電源變換直流電源部分,說明感應高電壓和浪涌電流大部分是從電源線路引入的,其他兩條途徑較少。在發生雷擊事故現場,不僅電磁流量計出現故障,壓力傳感器、數據采集遠傳設備也常常同時出現雷擊事故。因此,電源線防雷設施是非常重要的。
         
                自來水管網安裝的部分電磁流量計位置比較偏僻,供電電源為 220 V 單相交流電,電力部門往往采用長距離架空線供電,而架空線特別容易受雷擊,不宜作為流量計供電,應改為埋地電纜供電。流量計交流電源需安裝空氣開關,電源避雷器和空氣開關并聯。避雷器上的接地線長度不能超過 1 m,所采用的導線必須是其截面積大于 6 mm 2 的多股銅芯絕緣導線。如果在附近沒有設置接地網,那么就應該在避雷器的附近制作出一個簡易接地網。
         
                轉換器和傳感器之間的信號電纜長度盡量符合廠家要求,不宜過長,且勵磁電纜、流量信號電纜分別用鍍鋅管套穿。鍍鋅管埋設在大地,使鍍鋅管可靠接地,接地電阻小于 10 Ω。一方面提高計量準確性,另一方面減少從連接電纜引入轉換器的感應高電壓和浪涌電流。
         
        2 電磁流量計的調試
                在傳感器安裝之前,用 500 V 兆歐表、數字萬用表測量和記錄傳感器的幾個基本電氣參數: (1)兩電極的絕緣電阻(傳感器空管時,兩電極對外殼或接地線的絕緣電阻)>20 MΩ; (2)勵磁線圈的絕緣電阻(勵磁線圈對外殼或接地線的絕緣電阻)>20 MΩ; (3)勵磁線圈的冷電阻(即勵磁線圈導線的電阻)在 5~110 Ω,如某品牌 XE 型號 DN300 電磁流量計阻值為 43 Ω。
         
                轉換器安裝完畢,管道內充水時,應打開管道排氣閥充分排出管道內空氣,確保轉換器內水流滿管無氣泡。此時用數字萬用表分別測量傳感器兩電極的接觸電阻(傳感器內充滿液體,電極與接地端之間的電阻值),如某品牌電磁流量計該阻值在 500 Ω~2 MΩ,兩電極的接觸電阻值之比不超過 10。
         
                這些數據有利于分析運行一段時期后流量計出現計量不準確故障的原因。例如,兩電極的接觸電阻顯著增大時,表明電極很可能被玷污;勵磁線圈的絕緣電阻下降表明傳感器受潮。
         
                電磁流量計在安裝、接線完畢后,正式投入運行之前,應該檢查安裝、接線是否正確。電磁流量計出廠是經過流量校準裝置調整校準的,只要核對傳感器編號和轉換器編號是否配套、儀表系數是否正確,一般不經任何調整就可以投入運行。
         
                調試期故障外界源頭主要來自 3 個方面:管路和安裝等方面、使用環境方面、流體方面。如果在安裝階段抓好前述幾個關鍵點,調試一般沒有故障。
         
        3 結語
                在抓電磁流量計安裝調試質量控制前,公司管網中運行的電磁流量計故障較多,嚴格電磁流量計安裝調試質量控制后,故障次數明顯下降,供水計量準確性、可靠性顯著提升。
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