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科隆电磁流量计及其配套系统安装及维护

2021-09-18

1.引言

在供水行业方面,特别是珠三角地区,大量工厂、工业区和住宅小区的建成,供水管网主要使用DN150以上管道。传统大口径机械水表由于有机械式结构容易产生较大误差,必须经常拆表检验校正,并且一般须安装在地面上,影响景观。由于电磁流量计利用电极测量具有高精度及高稳定性并可以安装在地下,最初只用于核工业等重要国防工业计量,国内近年来随着经济及技术急速发展,电磁流量计逐步在普通工业特别在给水行业中应用。国内zui常用的电磁流量计有科隆、西门子、ABB等。科隆电磁流量在国内市场占有率居首并且质量品质高,本文主要先容口径为150mm以上1200mm以下科隆电磁流量计IFM4110F型及供电系统和数据传输系统在户外的安装及维护。


2.电磁流量计原理

QQ截图20210918152234.jpg

电磁流量计的工作原理如图1所示,它有一付产生磁场的线圈、测量管、电极、磁路等基本件组成。测量原理是基于法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。

U=K XBXVXD

K:仪表常数

B:磁通密度;

V:液体平均轴向流速;

D:测量管内径;

U感应电势;

当磁通密度为常数B时,感应电勢U正比于平均流速。在传感器中感应电势由二个与介质接触的电极测出,并传送至转换器转换成流量显示。这种测量方法有几种优点:管道内无收缩和突出部件;无压力损失;对后置直管段要求要求低;原始信号与平均流速成精确的线性函数;测量与流速分布和介质的其它特性无关,缺点主要是成本高、要电源供给、须要专业人员管理。科隆电磁流量计由传感器IFS400F和信号转换器IFC110F T两大部分组成。传感器上下装有励磁线圈,激磁电流则由转换器提供,通过励磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到转换器,zui后由转换器转换成标准数据。


3.安装

电磁流量计的正确安装对电磁流量计的正常运行极为重要,这里主要先容电磁流量传感器和转换器的户外安装。

3.1安装场所

尽量避免安装在变压柜、高压线路、电动机器等强电设备附近,以免引起电磁场干扰,必要时可加装屏蔽外壳减少干扰;尽可能避免阳光直射,如在地面下须要安装沙井里,方便保护和维护。

3.2直管段长度

电磁流量计厂家对表前直管段长度的要求比较低。按要求传感器上游直管段长度不小于10D,下游侧不小于2D,D为传感器口径。在给水管网中,一般传感器前后都有岡门,特别如果安装蝶阀或者上游有弯头、三通时对传感器有一定影响,在设计时尽可能选择前10D后5D以保证测量精度和稳定性。

3.3安装位

传感器尽可能水平安装,需要倾斜安装时,传感器要安装在水流上升段,保证管道内空气聚集在管道上方。无论水平安装还是倾斜安装,必须保证传感器两个电极在同一水平上,这样可以防止由于流体所夹带的气泡而产生的电极短时间绝缘,也可防止电极被流体中沉积物覆盖。不应将传感器安装在管道zui高点,以免有气体积聚。为了防止传感器内产生负压,传感器应安装在泵的后面,而不应安装在泵的前面。传感器上游还应安装排气阀,在计量前迟量排空管道中的空气保证精度。

3.4接地

当传感器连接的管道为塑料管道或内有绝缘涂层的管道时,必须安装接地环,否则会造成仪表工作不稳定或带来严重误差。实际安装为钢管时也会出现零位不准现象,所以在安装钢管的情况下也建议安装接地环。需要注意的是所有的接地线必须不传导任何千抗电压,即不要把接地线与其它还电的电气设备连接在一起。

3.5电缆连接

信号线和励磁线连接传感器和转换器,应绕开电磁环境较复杂的地方,使用电线线管保护直到表箱内,以防止老鼠等直接咬损。在线路足够长的情况下,将多余的线留在传感器的沙井中,当中间线路短路或断路情况下还可以使用多余的线魏。励线线和信号线屏蔽线一定要接在转换器的接地端。安装完成后要详细检查各种线缆连接是否正确和松动。接通电源,转换器显示数据,打开传感器前后阀门和排气,排出传感器内气体和杂物,后再进人调试阶段。


4.电源系统

4.1接地和防雷

大部份电磁流量计安装在户外,极易這受雷击损坏,必须有单独接地和安装防雷模块。接地方面接地体宜采用热镀锌角钢并焊接到仪表箱体,其规格要求应大于50mmx50mmx5mm,长度为1.5~2.5m,垂直接地体间距为其自身长度为1.5~2倍。若遇到土壤电阻率不均匀的地方,下层的土壤电阻率低,可以适当加长。当垂直接地体埋设有困难时,可设多根环形水平接地体,彼此间隔为1-1.5m,且应每隔3-5m相互焊接连通一次。多次测量接地电阻值应小于4Ω。电源防雷模块采用威雷宝RAIN-BOW RB/ POWER-MA系列模块,信号防雷采用 RAINBOW RB/S902,接线示意图如图2

QQ截图20210918152254.jpg

4.2不间断电源

电磁流量计在电源断电期间不计数,为了保证全天候24小时计量需要安装不间断后备电源,并且后备电源确定24小时内正常供电。IFS4110F电磁流量计有220V交流和24V直流供电两种型号选择功率均为18W。220V供电型后备电源采用山特 UPS CIKS和3节100Ah铅酸电池供电,在电池使用1年以上可以提供12小时以上供电。24V供电型后备电源采用比较流行的开关电源,型号为中联电子不间断开关电源ADY24V30和4节松下LC-X124242Ah长寿命铅酸电池,一年内正常情况下可以供电4天以上。ADY24V30由充电机、AC/DC变换电源及外接菩电池组成,输出电压稳定且不受蓄电池端电压变化的影响;设有蓄电池全自动充电、蓄电池过放电保护等功能;有主电、备电、输出正常、输出故障的信号指示,特别适合于要求电压稳定,电源不能间断的场合。实际应用中220供电在停电或错嶂时段须经逆变器转换,效率比开关电源低,为了延长停电期间流量计正常计量时间,建议使用24V供电型号。在夏天期间,仪表箱内温度一般超过500C,要加装风扇加强气体流通,以降低温度廷长电池使用寿命。一般情况下3年必须更换一次电池。电池安装时须有足够空间通风,端子连接线要大于6mm?以上。


5.压力仪表

压力仪表选用 Endress+ Hauser Cerabert T PMC131-A11FI1A1S。在电磁流量计管道上安装压力变送器可定时测量管道压力,在中心调度室可实时显示压力变化曲线。通过不同日期压力曲线对比可以及时判断管道无水、爆管等乖情况,在区域调度供水中可发挥重要作用。


6.远程数据传输系统

抄表系统自动化是技术发展和进步的必然趋势,目前比较成熟的是采用主GPRS传输,CPRS是通用分组无线业务( General Packet Radio Service)的简称,它突破了CSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。CPRS( General Packet Radio Service)是一种以全球手机系统(CSM)为基础的数据传输技术,可说是CSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包( Packet)式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。本文远程数据传送端选用广州杰赛的YC-1050终端机,中心调度室使用杰赛 SCADA中心调度App。数据传送系统示意图3

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YC-1050终端机是为工业自动测控用途而开发的终端设备,在自动控制系统中,用于现场设备信号(例如传感器或开关)的采集和处理,并控制泵、电机、以及工业过程中的其它设备。YC-1050终端机由主机、直流电源、CPRS数传模块、天线等几部分组成。主机采用西门子企业的S7-200系列可编程控制器,易于扩展根据用户需求可以选用不同扩展模块以实现各种功能。终端机通过PLC的自由通信口与数传数传模块相连,共同组成终端站,来完成无线远程遥测的功能。

实现的功能为:

1.模拟量(瞬时流量、电池电压)/脉冲量输入(积累流量),开关量输人(市电开关);

2.实时接受中心调度室的命令(随机点测、定时自动巡测、补调数据等),将相应的数据(流量、开关状态等)发送回中心调度室;

3.定时存储数据(30分钟/15分钟存一次),定时将数据通过 GPRS Modem传送至中心调度室;中心调度室通过花生壳动态P域名连接网络,接收和发送信息来监控各个电磁流量计实时状况并实时显示瞬时流量,方便调度各大用户用水量。


7.维护

无论户内户外仪表都要定期维护和保养。电磁流量计属计量仪表,须要定期检测,这里主要是检测传感器和信号转换器。对不间断电源要定时清洁,防止积灰引起短路;电池电量要定期放电和检测使用期限到达的要及时更换。

7.1.1检测传感器

检测过程须保证管道内充满水。关闭市电和转换器电源,拔出励磁线7、8和信号线1、2、3。使用万用表欧姆档检测7和8线两线间阻值,30-170Ω为正常值,若小于此范围则为传感器内部励磁线圈问题,应返厂检修;高于此范围,接线断裂,须更换励磁电缆。使用摇表检测1和7或1和8线间电阻正常值大于20MΩ,小于此值,线圈内部和屏蔽层1短路,应将传感器送返生产厂家检测。使用万用表检测1和2或1和3线,1为公用检测线,正常值为1KΩ-1MΩ且两个检测值大至相等,小于此值,排出管内水再次检测,如果仍然太低,电极线短路,须更换信号线;高于此范围,电极接线断裂或电极污染,需更换信号线或拆开清洁电极;如极大差异,电极接线断裂或电极污染,需更换信号线或拆开清洁电极。

注意:更换励磁和信号电缆时须使用专用胶水,保证更换后传感器接线盒防护等级仍为IP68。

7.1.2检测转換器

转换器主要是检测内部积算器是否计算正常。一般使用厂家检测仪器CS8A,各个流量段测定流量偏差应小于1.5%,如果高如此值,更换信号转换器。

7.2常见故障及解决方法

电磁流量计在实际使用和维护中有很多问题须要注意。表箱在安装户外,夏天箱体内温度通常很高,容易使设备产生故障,雷雨天易造成设备损坏。zui普遍的是供电故障,包括市电故障及连续供电故障坏。市电故障通常由人为断开,雨天漏电跳闻,电源线路断开等,特别在施工工地这种故障更为明显。

解决方法如下:人为断开电源故障方面须设立专门开关并作标明警示防止人为断开;雨天漏电跳闸须检测漏电开关及使用摇表检查电源路是否接地,必要时要更换电源线。电源线路断开通常是电源线被盗、地下线管被破坏至断开、老鼠咬断等,这种故障为不可抗拒性,若电源线路在墙上等干燥面可以接驳使用,若是地下管线须更换整条电源线。

以上故障能通过远程系统可以及时发现并尽快维修,UPS或开关电源仍然正常供电,并不会影响电磁流量计运行。若UPS或开关电源损坏,转换器输入电源失效,电磁流量计停止运行,失去计量作用应及时更换UPS或开关电源。这种情况一般都不能即时维修好,停行时间过长需人工计算,易和用户产生矛盾,应尽可能选用质量较好的工业级或军用级UPS和开关电源,减少这种情况发生。

转换器故障:

转换器没有显示:切开电源,拆开盖板,测量保险丝F1/P7,若保险丝损坏,更换同种型号保险丝后,接通电源后若还没有显示应更换整块电子部件。

零位漂移:在传感器后阀门完全关闭情况下,仍有或正或负的流量,这种情况下应先打开阀门排出管道空气或杂物,再关闭后阀门查看瞬时流量。如果仍旧就要关闭前后阀门在转换操作菜单中调零。


8.结论及建议

随着经济发展,供水企业生产经营管理将进一步深化,电磁流量计在精确计量越显重要,电磁流量计作为工业流量测量仪表的一种,要发挥其作用,要做好的工作就是正确安装电磁流量计和专业细心维护。电磁流量计配套设备特别是不间断电源和电池、防雷等要选用质量较好的,故障率较低的产此,自动化仪表专业人员在具备一定的专业常识的前提下,有必要在其实际应用和维护方面掌握一定的技巧和注意事项,只有如此,才能减少故障率,使电磁流量计运行更稳定。


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