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自来水行业电磁流量计安装调试中的关键控制点研究

来源:作者:发表时间:2017-09-08 08:48:21

 摘要:文章通过对自来水管道上安装的电磁流量计故障原因进行分析,提出供水管道上电磁流量计安装调试中的几个关键控制点,极大地减少了电磁流量计运行中的故障,确保了计量的准确度。

 
0 引言
        电磁流量计广泛使用于自来水行业,作为贸易结算和内部考核的计量仪表。行业内使用的电磁流量计一般采用分体式,它由安装在管道的传感器、显示流量并具备通信功能的智能转换器及传感器和转换器之间的励磁信号电缆、流量信号电缆组成。在公司开始使用的早期,存在的主要问题有:流量数值波动大;数值偏离实际,最高可达 10 倍;转换器损坏。这些问题严重影响供水计量的可靠性、准确性。
 
        通过对安装调试过程、现场环境的分析,产生上述问题的主要原因有:电磁场干扰、传感器浸水、管道水流不稳定、水中有气泡、电气连接问题、雷击。抓好安装调试阶段几个关键点的质量控制,可以极大地减少上述问题。
 
1 电磁流量计安装中的关键点
1.1 安装场所环境
        安装场所环境需要尽可能地避免剧烈震动,在必要的时候需要对管左右两边的支撑件进行测量;要尽可能地对交直流强磁场区域进行规避,例如需要避开磁性物体以及有着较强电磁场的设备等,特别是变频调速运行的中低压电动机及其电缆线,以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号;尽可能地避免受阳光直射、腐蚀性气体;避免传感器浸水的场所。
 
1.2 在管道中的安装位置
        传感器可以是垂直、水平或者是倾斜安装,但是需要注意的是要确保内部水流必须是水平或者是倾斜向上方向的流动。为了让测量电极不受水中的沉积物或者是气泡影响,传感器的两电极轴线的连线需要和水平面保持平行,避免传感器安装在管道高位,防止气泡在传感器处集聚,确保传感器工作时满管,才能保证正常测量及测量精度。安装时应确保传感器与工艺管道同心,尤其对小口径流量计,同心度偏差导致测量偏差较大。传感器与管道间法兰密封垫圈的孔径应与管道的衬里内径相同,安装时孔口要对准。突入管道衬里的那一部分垫圈就相当于一个节流件,严重时还会破坏流速的对称分布,给测量带来不必要的误差。
 
1.3 安装直管段的要求
        不能将传感器作为荷重支撑点,也不能将传感器来支撑相邻的工作管道,应由夹持它的管道承重,或使用专门的传感器支撑物体。安装时必须满足前置直管段长度≥5DN(DN 为管道直径),后置直管段长度≥3DN。有弯管、三通、阀门、泵在传感器上游时,争取前置直管段长度≥15DN,后置直管段长度≥5DN。有具体安装要求的应根据电磁流量计说明书进行安装,切忌调节阀直接安装在传感器进水侧,泵安装在传感器出水侧。
 
1.4 大口径传感器的安装井建设
        由于自来水行业的特点,管网中运行的大口径传感器基本安装在井内,井内容易积水或渗漏水,使传感器接线盒内受潮,导致计量不准确,即使防护等级为IP68 的传感器,也常出现该问题。要拆除原有接线盒内胶封,重新制作胶封,是实践中常用的方法之一。所以,在安装大口径传感器之前必须要做好相对应的传感器井。给排水系统中常见的安装形式如图 1 所示。传感器井应有足够的活动空间,侧壁埋有敷设电缆的钢管,上有盖板防止雨淋,下有泄水以免坑内积水而使传感器浸水。传感器应放在专用支撑架,在出水侧装有活络的伸缩管。
大口径传感器安装.gif
1.5 传感器工作接地
        流体切割磁力线产生的流量信号,是以流体本身作为零电位,两个电极上分别产生交替变化的正负电势。该流量信号输入转换器时,采用对称的输入回路。因此转换器流量信号输入端中点,即流量信号电缆屏蔽层必须与流体电气连接且同处于零电位。因为传感器的输出流量信号相当小,通常情况下只有几毫伏,所以为了能够增强抗干扰的能力,在回路中的零点必须要进行接地,即以大地电位为零电位。
 
        因为埋地金属管道全部都是与大地连通的,所以水流通过金属管道和大地电气相连接,可以有效地满足回路零电位接地。传感器特别是小口径传感器通常并不会强制性地要求单独设置接地装置,但如果是单独设置接地装置则有助于仪表的可靠运行。设置的接地点应是独立的,不能与其他电气设备的接地线连接在一起,接地电阻应小于10 Ω。传感器安装在金属管道上,将传感器的接地导线按制造厂的要求连接到两侧管道法兰上,就可形成可靠的接地回路,也可以单独设置接地装置。传感器安装在塑料管道或内壁有绝缘涂层、衬里、漆层的金属管道上,传感器两端必须安装金属短管或接地环,然后将传感器接地导线与金属连接。安装过程的保护:传感器吊装时必须保护好衬里,防止被安装现场尖锐硬物刺伤,防止焊接或火焰切割等各种热源使传感器衬里受热损坏。在传感器及连接管路全部安装完成之前,转换器不能连接信号线,避免损坏转换器。
 
1.6 转换器防雷击
        雷击会造成电磁流量计内部元器件损坏,一般只能更换转换器,周期长、经济损失大,值得高度重视。雷击会在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流,进入转换器就会使其损坏。瞬时高电压和浪涌电流有 3条引入途径:电源线、传感器与转换器间的流量信号电缆和励磁电缆。因此电磁流量计的电源需安装电源避雷器,接入转换器的励磁线和流量信号线必须分别安装信号避雷器。
 
        分析雷击故障中转换器内部的损坏零件,基本在交流电源变换直流电源部分,说明感应高电压和浪涌电流大部分是从电源线路引入的,其他两条途径较少。在发生雷击事故现场,不仅电磁流量计出现故障,压力传感器、数据采集远传设备也常常同时出现雷击事故。因此,电源线防雷设施是非常重要的。
 
        自来水管网安装的部分电磁流量计位置比较偏僻,供电电源为 220 V 单相交流电,电力部门往往采用长距离架空线供电,而架空线特别容易受雷击,不宜作为流量计供电,应改为埋地电缆供电。流量计交流电源需安装空气开关,电源避雷器和空气开关并联。避雷器上的接地线长度不能超过 1 m,所采用的导线必须是其截面积大于 6 mm 2 的多股铜芯绝缘导线。如果在附近没有设置接地网,那么就应该在避雷器的附近制作出一个简易接地网。
 
        转换器和传感器之间的信号电缆长度尽量符合厂家要求,不宜过长,且励磁电缆、流量信号电缆分别用镀锌管套穿。镀锌管埋设在大地,使镀锌管可靠接地,接地电阻小于 10 Ω。一方面提高计量准确性,另一方面减少从连接电缆引入转换器的感应高电压和浪涌电流。
 
2 电磁流量计的调试
        在传感器安装之前,用 500 V 兆欧表、数字万用表测量和记录传感器的几个基本电气参数: (1)两电极的绝缘电阻(传感器空管时,两电极对外壳或接地线的绝缘电阻)>20 MΩ; (2)励磁线圈的绝缘电阻(励磁线圈对外壳或接地线的绝缘电阻)>20 MΩ; (3)励磁线圈的冷电阻(即励磁线圈导线的电阻)在 5~110 Ω,如某品牌 XE 型号 DN300 电磁流量计阻值为 43 Ω。
 
        转换器安装完毕,管道内充水时,应打开管道排气阀充分排出管道内空气,确保转换器内水流满管无气泡。此时用数字万用表分别测量传感器两电极的接触电阻(传感器内充满液体,电极与接地端之间的电阻值),如某品牌电磁流量计该阻值在 500 Ω~2 MΩ,两电极的接触电阻值之比不超过 10。
 
        这些数据有利于分析运行一段时期后流量计出现计量不准确故障的原因。例如,两电极的接触电阻显著增大时,表明电极很可能被玷污;励磁线圈的绝缘电阻下降表明传感器受潮。
 
        电磁流量计在安装、接线完毕后,正式投入运行之前,应该检查安装、接线是否正确。电磁流量计出厂是经过流量校准装置调整校准的,只要核对传感器编号和转换器编号是否配套、仪表系数是否正确,一般不经任何调整就可以投入运行。
 
        调试期故障外界源头主要来自 3 个方面:管路和安装等方面、使用环境方面、流体方面。如果在安装阶段抓好前述几个关键点,调试一般没有故障。
 
3 结语
        在抓电磁流量计安装调试质量控制前,公司管网中运行的电磁流量计故障较多,严格电磁流量计安装调试质量控制后,故障次数明显下降,供水计量准确性、可靠性显著提升。