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电磁流量计故障检查和分析
蔡武昌
 
 

         
三、环境类

源自管环境方面引起电磁流量计故障主要有:1、强磁场,2、强电磁波,3、管道杂散电流,4、地电位变化,5、潮气浸入。
1、强磁场 强磁场影响的实践经验不多,因安装时都注意到要远离强磁场。前文第五章第六节简述了几则有关外界磁场的应用例。
2、强电磁波 电磁流量计应符合电磁兼容性要求,在规定辐射电磁场环境下正常工作,不会在该环境下造成仪表性能下降或工作不正常。我们遇到强无线电波干扰影响的案例。
案例10 福建省某水厂-装用多台电磁流量计其中一台输出大幅度波动。现场检查仪表安装符合要求,流量传感器和转换器相距50m,以置于铁导管内的屏蔽电缆相连接,仪表本身亦正常。但测得共模干扰信号高达1.7V。先采取下文案例12的方法将流量传感器电气绝缘的措施,共模信号降低至0.6V,但输出波动无明显改善。
再次与用户分析现场环境条件,得悉在流量计非常邻近的地方有强无线电发射台。为证实故障原因是否来自该干扰源,临时将转换器移至流量传感器相距3m的地方,复测共模干扰信号小于0.1mV,虽然还感到偏大,但仪表运行巳趋于正常。故障原因足即使多层屏蔽信号线,电磁波还足被引入到仪表。
本实例揭示分离型电磁流量计在现场有较大共模干扰时,作故障原因分析就应考虑强无电波是否会是干扰源的可能性。本实例属调试期罕见故障。
3、管道杂散电流 电磁流量计妥善接地后,可以避免管道绝大部分杂散电流的影响。有时候按规定以粗电线跨接流量传感器并完善接地。却还会受杂散电流影响,尚需采取其他措施。
案例11 山东某铝冶厂用DN80电磁流量碱液矿浆,流量传感器两端装接地环,并用导线跨接和妥善接地。然而仪表还足不能正常工作,直到向外推移2m再置两接地点,才隔离了杂散电流影响。
仪表投入正常运行一段时期后,又出现输出信号晃动现象,排除了流动波动的可能性,仪表本身完好,初步判断为仪表运行异常。观察数天发现中午午餐休息期和晚班运行正常而日班却出现输出晃动。据此线索追踪溯源,找到故障源头足离电磁流量传感器距离较远的同-管系上进行电焊所致。
案例12 ,乜磁流量传感器与连接管道绝缘,消除大杂散电流影响例
浙江省某自来水公司安装两台DN900MT900理电磁流量计,一台运行正常,另一台在1-2小时周期内出现有高达50%FS波动。用户认为两台仪表使用条件相仿,故障足由仪表方面原因引起的。勘察现场周围环境,上下游紧接流量传感器的足两段长0.5m有良好接地的无衬里短钢管,然后连接到有水泥衬里的钢管。接地等电气连接均符合要求,同时,排除了管网流动脉动的可能性。
转换器与传感器相距约10m。有一数百kVA的三相变压器装在附近,分别离转换器和传感器约2m和8m。
分析故障原因有以下两种可能:(1)大功率变压器产生的磁场干扰;(2)管道上杂散电流干扰。要证明是否足变压器磁场干扰影响,因要关闭变压器涉及面广,安排为第二步检查,首先检查是否足管道杂散电流干扰。不加激磁电流用示波器测量两极间电势,其值应为零。然而实例测得峰值Vpp高达1V的波形畸变交流电势。初步判定即使良好接地,仪表还足受到管道杂散电流干扰影响。
采取将电磁流量传感器连同两段短钢管与管网管道电气绝缘,使流量传感器与液体同电位。仪表投入运行,输出显示即呈稳定正常,也排除厂电力变压器磁场干扰对流量测量的影响。同时测得干扰电流有60mAAC,电流方向来自流量传感器上游。
这一措施也适用于有阴极保护电流的管道,作为试排除管道电流干扰影响的方法。
4、地电位变化 地电位变化会影响流量测量,例如因其他设备上原因接地线上产生电压降而使电磁流量汁地电位变化,若形或较大共模干扰时,也会影响测量。
5、潮气浸入 电磁流量计应用于给排水工业常将流量传感器装在低于地平线的仪表井中,常会浸在未及时排放的雨水中,甚至长期浸泡在水中。即使足外壳防护等级为IP67(尘密短时浸水级)或IP68(尘密连续浸水级),也常因接线端子盒盖密封垫圈或电缆引入密封套圈未压紧密封,漏装套圈,或套圈与电缆外径未匹配,经常发生这类事故。
地面安装的流量传感器端子盒盖等密封垫圈未密封好,也会受气温变化的呼吸作用吸入潮气,凝结成水。端子盒电缆引入装置漏装密封套圈或未紧压密封,电缆表面冷凝水等亦极易进入端子盒。这类事例亦屡见不鲜。在施工过程中有意无意割断电缆后重新再接,用胶带包封。这一隐患在运行初期不会形成故障,但包封口久老化,连接处吸入潮气,电缆绝缘降低。
水和潮气侵入端子盒,降低了绝缘强度和绝缘电阻,流量信号回路将无流量信号输出,激磁线圈回路将形成零点偏移或不稳。必要时可在密封连接处采取硅胶等浇灌密封措施。
非气密型结构的激磁线圈保护外壳,因呼吸作用吸入潮气,若液温低于室温极易在测量管外壁结露,低于0℃则会结霜,会使流量信号回路短路而失效。
案例13 开封某水厂用一台DNl200电磁流量计测进厂引黄河水,另-台DN900仪表测进厂地下水,两台DNl000仪表并联连接测出厂成品水。系统投入正常运行两年后,发现出厂水比进厂水多出10%-15%。观察仪表运行无异常表现。用外夹换能器(探头)便携式超声流量计分别对4台电磁流汁作比对试验,证明两台出厂电磁流量计输出信号偏高。分别关闭停流检查零点,发现两台出厂水仪表零点大幅度偏移。根据经验判断,很有可能接经端子盒进水或激磁线圈受潮,绝缘下降所致。当拭去水露,用电吹风吹干燥接线盒端子座,激磁端广对地电阻从5~6MQ恢复到数十Mn,偏移的零点随即回到零位,仪表运行正常。
究其原因足激磁线圈回路对地绝缘下降,使电极上加上一个较大的绝缘电阻和信号内阻对激磁电压的分压,形成较大的共模干扰信号,而转换器前置放大器共模抑止比能力有限,从而使转换器零点有输出。
第九节 电磁流量计专项检测

一、电极接触电阻测量
测量电极勺液体接触电阻值,可以不从管道卸下流量传感器而间接估汁电极和衬里层表面大体状况,有助于分析故障原因。这尤其对于人口径电磁流量计的检查带来极大方便。估计流量传感器测量管内表面状况如电极和衬里层是否有沉积层,沉积层足导电性质的还足绝缘性质的,电极表面污染状况等。
电磁流量传感器的电极接触电阻应在新装仪表调试好后立即测量并纪录在案,以后每维护一次测量一次,分析比较这些数据将有助于今后判断仪表故障原因。
电极与液体接触的电阻值主要取决于电极与液体接触表面面积和被测液体电导率。一般结构电极在测量电导率5×10-6S/cm的蒸馏水时电阻值为350k~Q,电导率150×10-6S/cm的生活和工业用水约为15kO,电导率1×10-2S/cm的盐水约为200n。
用万用表在充满液体时分别测量每个电极端子与地间的电阻,经验表明两极的接触电阻值之差应小于10%-20%,否则就说明有故障。用万用表测量电极接触电阻不足正确测量电阻准确值的方法,只是确定大体的值。准确的测量必须用交流电桥,如"Kohlraush电桥"等。
测出的电极对地电阻与原测量值比较有以下不同趋向:
(1)两电极阻不平衡值增加(即差值增加),
(2)电阻值增加,
(3)电阻值减少。
这三种迹象可分别判断以下几种可能故障原因:
(1)电极部位有一只电极绝缘有较大下降,
(2)电极表面绝缘层覆盖,
(3)电极表面和衬里表面附着导电沉积层。
以上几种故障可能性,亦可作为预测产生故障的前兆。
用万用表测量时注意以下各点:
(1)电阻值应在测棒接触端子的瞬间读取指针偏传最大值,测量值应以最初一次所得为准。如重新测量因极化作用所测各值足不一致的;
(2)测两电极阻值时,接地端测棒极性必须相同,即用电表同-一根测棒,正极棒接电极,负极棒接地。
(3)测量要用同一型号万用表,并用同一量程,常用1.5V电池工作范围的测量档,如:×lkn档。
二、电极的极化电压
测量电极与液体间极化电压将有助于判断零点不稳或输出晃动的故障是否由于电极被污染或覆盖所引起的。
用数字式万用表2V直流档,分别测两电极与地之间的极化电压(电磁流量计可以不停电测,也可停电测)。如果两次测量值接近几乎相等,说明电极未被污染或被覆盖,否则说明电极被污染或被覆盖。极化电压大小决定于电极材料的"电极电位"和液体的性质,测量值可能在几mV至几百mV之间。
因为实际上运行中两电极被污染情况不可能完全相同对称,于是两电极上的电压形成了不对称的共模电压。不对称的共模电压就成为差模信号,造成零点偏移。
三、信号电缆干扰的测定
信号电缆受外界静电感应和电磁感应干扰会使电磁流量计零点变动。为判断零点变动是否由于受信号电缆干扰电势影响,需测定干扰大体范围和对电磁流量计的影响程度。
按图7-10所示及上文"电极接触电阻的测量"所测得两电极的大体电阻值RA、RR,分别按图a、b接入电路所测得零点之差应在满度值1%或其基本误差范围以内。

测定时应注意以下各点:
1、应注意接入RA和RB勿受电源干扰等所感应;
2、测定时转换器零点与原接线器测量时相比可能有少许变动(通常为上升),通常认为变动量不超过去5%左右就可以了;
3、图7-10只绘出重接变动部分的线路,其他仍按原样线路;
4、测定时传感器周围环境尽可能与发生故障时一样,如附近电机能作电源通断试验就更好了。
四、测定有无接地电位
电磁流量汁在正常使用过程中,如传感器附近电(力)机状态变化(如漏电),接地电位会产生变化而引起零点变动。检查是否有这方面影响,可将转换器工作接地C端子与保护接地G端子短路,以零点(或指示值)变动判断有否接地电位。若零点变动超过容许值时,应与制造厂联系,作必要的措施。
但是这也不一定能下结论:"没有零点(或指示)变动就没有接地电位"。
五、管道杂散电流流向判别
有时侯为寻找管道杂散的干扰源在流量传感器上游还足在下游,以缩小搜索范围,设法减小或消除杂散电流干扰影响。
以上文第八节案例12(第24页)为例说明具体做法。如图11所示,与管道电气绝缘的流量传感器上下游跨接导线和接地线的A、B两点,分别接入电流表。在A点测得电流为60mAAC,B点电流为零,说明干扰源头在流量传感器的上游。


 

 
 
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