自來水管道安裝的電磁流量計故障原因進行分析

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(diào)試中的幾個關(guān)鍵控制點，*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。

電磁流量計廣泛使用于自來水行業(yè)，作為貿(mào)易結(jié)算和內(nèi)部考核的計量儀表。行業(yè)內(nèi)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(zhuǎn)換器及傳感器和轉(zhuǎn)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(shù)值波動大；數(shù)值偏離實際，*高可達10倍；轉(zhuǎn)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(diào)試過程、現(xiàn)場環(huán)境的分析，產(chǎn)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(wěn)定、水中有氣泡、電氣連接問題、雷擊。抓好安裝調(diào)試階段幾個關(guān)鍵點的質(zhì)量控制，可以*大地減少上述問題。

1、電磁流量計安裝中的關(guān)鍵點

1.1 安裝場所環(huán)境

安裝場所環(huán)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(qū)域進行規(guī)避，例如需要避開磁性物體以及有著較強電磁場的設(shè)備等，特別是變頻調(diào)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(nèi)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*不受水中的沉積物或者是氣泡影響，傳感器的兩電*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(nèi)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(jié)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(jù)電磁流量計說明書進行安裝，切忌調(diào)節(jié)閥直接安裝在傳感器進水側(cè)，泵安裝在傳感器出水側(cè)。

1.4 大口徑傳感器的安裝井建設(shè)

由于自來水行業(yè)的特點，管網(wǎng)中運行的大口徑傳感器基本安裝在井內(nèi)，井內(nèi)容易積水或滲漏水，使傳感器接線盒內(nèi)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(xiàn)該問題。要拆除原有接線盒內(nèi)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(tǒng)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(cè)壁埋有敷設(shè)電纜的鋼管，上有蓋板防止雨淋，下有泄水以免坑內(nèi)積水而使傳感器浸水。傳感器應放在專用支撐架，在出水側(cè)裝有活絡的伸縮管。

1.5 傳感器工作接地

流體切割磁力線產(chǎn)生的流量信號，是以流體本身作為零電位，兩個電*上分別產(chǎn)生交替變化的正負電勢。該流量信號輸入轉(zhuǎn)換器時，采用對稱的輸入回路。因此轉(zhuǎn)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(shè)置接地裝置，但如果是單獨設(shè)置接地裝置則有助于儀表的可靠運行。設(shè)置的接地點應是獨立的，不能與其他電氣設(shè)備的接地線連接在一起，接地電阻應小于10Ω。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(cè)管道法蘭上，就可形成可靠的接地回路，也可以單獨設(shè)置接地裝置。傳感器安裝在塑料管道或內(nèi)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(huán)，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(xiàn)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(zhuǎn)換器不能連接信號線，避免損壞轉(zhuǎn)換器。

1.6 轉(zhuǎn)換器防雷擊

雷擊會造成電磁流量計內(nèi)部元器件損壞，一般只能更換轉(zhuǎn)換器，周期長、經(jīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器內(nèi)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(fā)生雷擊事故現(xiàn)場，不僅電磁流量計出現(xiàn)故障，壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集遠傳設(shè)備也常常同時出現(xiàn)雷擊事故。因此，電源線防雷設(shè)施是非常重要的。

自來水管網(wǎng)安裝的部分電磁流量計位置比較偏僻，供電電源為220V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(guān)，電源避雷器和空氣開關(guān)并聯(lián)。避雷器上的接地線長度不能超過1m，所采用的導線必須是其截面積大于6mm²的多股銅芯絕緣導線。如果在附近沒有設(shè)置接地網(wǎng)，那么就應該在避雷器的附近制作出一個簡易接地網(wǎng)。

轉(zhuǎn)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(shè)在大地，使鍍鋅管可靠接地，接地電阻小于10Ω。一方面提高計量準確性，另一方面減少從連接電纜引入轉(zhuǎn)換器的感應高電壓和浪涌電流。

2、電磁流量計的調(diào)試

在傳感器安裝之前，用500V兆歐表、數(shù)字萬用表測量和記錄傳感器的幾個基本電氣參數(shù)：

（1）兩電*的絕緣電阻（傳感器空管時，兩電*對外殼或接地線的絕緣電阻）＞20MΩ；

（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）＞20MΩ；

（3）勵磁線圈的冷電阻（即勵磁線圈導線的電阻）在5～110Ω，如某品*XE型號DN300電磁流量計阻值為43Ω。

轉(zhuǎn)換器安裝完畢，管道內(nèi)充水時，應打開管道排氣閥充分排出管道內(nèi)空氣，確保轉(zhuǎn)換器內(nèi)水流滿管無氣泡。此時用數(shù)字萬用表分別測量傳感器兩電*的接觸電阻（傳感器內(nèi)充滿液體，電*與接地端之間的電阻值），如某品*電磁流量計該阻值在500Ω～2MΩ，兩電*的接觸電阻值之比不超過10。

這些數(shù)據(jù)有利于分析運行一段時期后流量計出現(xiàn)計量不準確故障的原因。例如，兩電*的接觸電阻顯著增大時，表明電*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(jīng)過流量校準裝置調(diào)整校準的，只要核對傳感器編號和轉(zhuǎn)換器編號是否配套、儀表系數(shù)是否正確，一般不經(jīng)任何調(diào)整就可以投入運行。

調(diào)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(huán)境方面、流體方面。如果在安裝階段抓好前述幾個關(guān)鍵點，調(diào)試一般沒有故障。

3、結(jié)語

在抓電磁流量計安裝調(diào)試質(zhì)量控制前，公司管網(wǎng)中運行的電磁流量計故障較多，嚴格電磁流量計安裝調(diào)試質(zhì)量控制后，故障次數(shù)明顯下降，供水計量準確性、可靠性顯著提升。