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,最高可達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 段長度多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 置直管段長度多15DN,后置直管段長度多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.

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 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 mm2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 n。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 的絕緣電陰）>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認如 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，應該檢査安裝、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。