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第八節 故障分析和案例(3)

三、環境類

  源自環境方面引起的電磁流量計故障主要有以下幾種。

  1.強磁場

   因安裝時一般都注意到要遠離強磁場,故強磁場影響的實踐經驗不多,前文第五章第六節已簡述了幾則有關外界磁場的應用例,以供參考。

2.強電磁波

   電磁流量計應符合電磁兼容性要求,在規定輻射電磁場環境下正常工作,不會在該環境下造成儀表性能下降或工作不正常。

   案例10   福建省某水廠裝用多臺電磁流量計,其中一臺輸出大幅度波動,F場檢查儀表安裝符合要求,流量傳感器和轉換器相距50m,用置于鐵導管內的屏蔽電纜相連接,儀表本身亦正常。但測得共模干擾信號高達1.7V。先采取將流量傳感器電氣絕緣的措施,共模信號降低0.6V,但輸出波動無明顯改善。

再次與用戶分析現象環境條件,得悉在流量計非常鄰近的地方有強無線電發射臺。為證實故障原因是否來自該干擾源,臨時將轉換器移至流量傳感器相距3m的地方,復測共模干擾信號小于0.1mV,雖然還感到偏大,但儀表運行已趨于正常。故障原因是即使多層屏蔽信號線,電磁波還是被引入到儀表。

本實例揭示當分離型電磁流量計在現場有較大共模干擾時,作故障原因分析時就應考慮強無線電波是否成為干擾源的可能性。本實例屬調試期罕見故障。

3.管道雜散電流

電磁流量計妥善接地后,可以避免管道絕大部分雜散電流的影響。有時候按規定以粗電線跨接流量傳感器并完善接地,卻還會受雜散電流影響,尚需采取其他措施。

案例11[6]  山東某鋁冶廠用DN80mm電磁流量檢測堿液礦漿,流量傳感器兩端裝接地環,并用導線跨接和妥善接地,然而儀表還是不能正常工作,直到向外推移2m再置兩接地點,才隔離了雜散電流影響。

儀表投入正常運行一段時期后,又出現輸出信號晃動現象,排除了流動波動的可能性,儀表本身完好,初步判斷為儀表運行異常。觀察數天發現,中午午餐休息期和晚班運行正常,而日班卻出現輸出晃動。據此線索追蹤溯源,找到故障源頭是離電磁流量傳感器距離較遠的同一管系上進行電焊所致。

案例12 電磁流量傳感器與連接管道絕緣,可消除大雜散電流影響[2]

浙江省某自來水公司安裝兩臺DN900MT900型電磁流量計,一臺運行正常,另一臺在1~2h周期內出現有高達50%FS波動。用戶認為兩臺儀表使用條件相仿,故障是由儀表方面原因引起的?辈楝F場周圍環境,上下游緊接流量傳感器的是兩段長0.5m有良好接地的無襯里短鋼管,然后連接到有水泥襯里的鋼管。接地等電氣連接均符合要求,同時,排除了管網流動脈動可能性。

轉換器與傳感器相距約10m。有一數百千伏安的三相變壓器裝在附近,分別離轉換器和傳感器約2m和8m。

分析故障原因有以下兩種可能:(1)大功率變壓器產生的磁場干擾;(2)管道上雜散電流干擾。要證明是否是變壓器磁場干擾影響,因要關閉變壓器涉及面廣,安排為第二步檢查,首先檢查是否是管道雜散電流干擾。不加勵磁電流用示波器測量兩極間電勢,其值應為零。然而實際測得峰值Vpp高達1V的波形畸變交流電勢。初步判斷即使良好接地,儀表還會受到管道雜散電流干擾影響。

采取將電磁流量傳感器連同兩段短鋼管與管網管道電氣絕緣,使流量傳感器與液體同電位。儀表投入運行,輸出顯示即呈穩定正常,也排除了電力變壓器磁場干擾對流量測量的影響。同時測得干擾電流有60mA AC,電流方向來自流量傳感器上游。

這一措施也適用于有陰極保護電流的管道,作為試排除管道電流干擾影響的方法。

4.地電位變化

地電位變化會影響流量測量,例如其他設備接地線上產生電壓降,可使電磁流量計地電位變化,若形成較大共模干擾時,可會影響測量。

5.潮氣浸入

電磁流量計應用于給排水工業常將流量傳感器在低于地平線的儀表井中,因而時常會浸在未及時排放的雨水中,甚至長期浸泡在水中。即使是外殼保護等級為IP67(塵密短時浸水級)或IP68(塵密連續浸水級),也會因接線端子盒蓋密封墊圈或電纜引入密封套圈未壓緊密封,漏裝套圈,或套圈與電纜外徑未匹配,經常發生這類事故。

地面安裝的流量傳感器端子盒蓋等密封墊圈未密封好,也會受汽溫變化的呼吸作用吸入潮氣,凝結成水。端子盒電纜引入裝置漏裝密封圈或未緊壓密封,電纜表面冷凝水等亦極易進入端子盒。這類實例亦屢見不鮮。在施工過程中有意無意割斷電纜后重新再接,用膠帶包封。這一隱患在運行初期不會形成故障,但包封日久老化,連接處吸入潮氣,電纜絕緣就會降低。

水和潮氣浸入端子盒,降低了絕緣強度和絕緣電阻,嚴重時流量信號回路將無流量信號輸出,勵磁線圈回路將形成零點偏移或不穩。必要時可在密封連接處采取硅膠等澆灌密封措施。

非氣密型結構的勵磁線圈保護外殼,因呼吸作用吸入潮氣,若液溫低于室溫極易在測量管外壁結露,低于0℃則會結霜,會使流量信號回路短路而失效。

案例13  開封某水廠用一臺DN1200電磁流量計測經常引黃河水,另一臺ND900儀表測進廠地下水,兩臺DN1000儀表并聯測出廠成品水。系統投入正常運行兩年后,發現出廠水比進廠水多出10%~15%。觀察儀表運行無異常表現。用外夾換能器(探頭)便攜式超聲流量計分別對4臺電磁流計作比對試驗,證明兩臺出廠電磁流量計輸出信號偏高。分別關閉停流檢查零點,發現兩臺出廠水測量儀表零點大幅度偏移。根據經驗判斷,很有可能是由接線端子盒進水或勵磁線圈受潮,絕緣下降所致。當拭去水露,用電吹風吹干燥接線盒端子座,勵磁端子對地電阻從5~6M 恢復到數十兆歐,偏移的零點隨即回到零位,儀表運行正常。

究其原因是勵磁線圈回路對地絕緣下降,使電極上加上一個較大的絕緣電阻和信號內阻對勵磁電壓的分壓,形成較大的共模干擾信號,而轉換器前置放大器共模抑止比能力有限,從而使轉換器零點有輸出。

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