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电磁水表使用现场需要考虑的主要干扰

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电磁水表使用现场需要考虑的主要干扰

发布日期:2019-09-17 作者: 点击:

是利用法拉第电磁感应定律制成的用于测量导电液体体积流量的仪表。具有很多优点,如测量不受流体密度、粘度、压力和电导率变化的影响,性能高,精度高,可双向测量,具有多种输出类型,仪表的测量精度高,特别是小流量测量精度。

主要由流量传感器和转换器两部分组成。管道式电磁水表的传感器在测量管上下装有励磁线圈,通电(由转换器提供)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。传感器提供给转换器的流量信号为电极间的电位差,属于微伏级别,信号较小。在实际测量中,由于受管道杂散电流干扰、静磁场干扰、电磁波干扰、温度变化、现场安装等这些干扰因素使得电极所得到的信号不再是与流速成比例的电动势,对精度产生影响,电磁水表厂家在这里详细为大家介绍关于电磁水表受干扰的环境因素及如何解决。

1、管道杂散电流:由于电磁屏蔽缺陷,接地不良,管道杂散电流引起返回电流不平衡产生共模干扰,导致参考电位变化,是造成水表零点漂移的原因之一。一方面管道杂散电流可靠其进行良好单独接地解决,接地电阻要小于100Ω,不要和其他电机和电器共用接地。有时候环境条件较好,不接地也能正常工作,但是我们认为即使如此还是做好接地为妥。因为一旦良好环境条件不复存在,仪表出现故障,届时会影响使用,再做各种检查带来诸多麻烦。另一方面有时候虽然良好接地,由于管道杂散电流过于强大,如电解工艺流程管线和有阴极保护管网。电解车间管道,有时在两电极上感应的交流电势峰值Vpp可高达1V,影响正常测量。此时须将电磁流量传感器与管道之间作电气绝缘隔离,并保持一定的间隙,效果会更好。另外均使用差动输入方式,通过差动输入方式使共模干扰在输入通道上的干扰电压得以抵消,使得共模干扰产生零点漂移问题得以解决。

2、静磁场干扰:通常采取距离防护,将传感器远离强磁场源。在安装时选址可先确定附近强磁场源,以避免过于靠近。流量传感器也可以使用屏蔽材料对磁场进行防护,电磁水表抗磁场的能力视传感器的结构设计而异,如传感器激磁线圈保护外壳由非磁性材料制成,抗磁场影响的能力较弱,如铝,塑料;磁性材料制成的则较强如铁。

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3、电磁波干扰:对其产生影响的电磁波主要分工频电磁波和射频电磁波,还有其他大量随机变化的电磁波信号。中国电力工业的标准频率定为50赫兹,故50赫兹又被称为工频。在我们的生活中,工频电磁场存在于家附近的变电站、高压电线,家里的电吹风、电视机、电脑、电冰箱等电器周围。当有电流通过电线或电器时,就会有感生磁场产生,其强度会随着电流强度的增大而增大。工频磁场是一种感生磁场,单位一般以特斯拉(T)计。通过分析,电磁水表工作环境中存在工频信号,这些工频信号耦合到激磁回路、电极、前端放大器中形成工频干扰。工频干扰是造成测量信号数值不准、不稳等问题的主要原因之一。

射频电磁场是指工作频率在100kHz~300GHz的高频、起高频、微波等电磁场。普通生活环境中的射频场主要由手机、基站、路由器、广播电视发射塔、微波炉、电磁炉和雷达等产生。这种电磁场的产生是由电器主动向外侧空间发射电磁波而形成的,其计量单位为微瓦每平方厘米(μW/cm2)。电磁水表工作环境中出现射频电磁波,容易出现流量波动等问题。

现场中存在大量的用电设备及控制设备,在对设备启动及控制时,会对供电系统产生浪涌冲击,造成电磁水表的供电电压不稳,直接影响到电磁水表的控制电路,造成控制程序失控导致现场显示死机、乱码等问题。

面对电磁波的干扰,首先基于电磁波防护的三大原则展开:第一进行屏蔽防护,依靠屏蔽设施减弱电磁波的影响,建议使用无外接电缆的一体型仪表;第二距离防护,对安装地点进行勘察与电磁波发射设施设备保持一个相对安全的距离;第三时间防护,不在电磁波发射设施设备开启时进入安全的距离内。

针对工频信号、射频电磁场,随机磁场的干扰,我们肯特生产的KEFD电磁水表,采用同步采样技术,有效地抑制测量信号中的工频干扰信号。使采样频率Fs始终与实际运行频率F1保持固定的比例关系,N=Fs/F1,其采样脉宽为工频周期的整数倍,使流量信号电势中工频干扰平均值等于零,以消除工频干扰的影响。同时,电路中增加程序运行监控电路即看门狗,在单片机失控时能及时发现并使整个系统复位,使程序的运行重新回到正确的轨道当中。并且,采用数字滤波程序处理随机的干扰信号,针对不同的干扰信号采用程序判断滤波、中值滤波、算术平均值滤波、滑动平均值滤波、加权滑动平均值滤波等滤波方式。

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4、温度变化:所处的环境温度变化较大,造成电路受温度影响产生变化,也会造成零点漂移。可采用温度补偿技术解决这一问题。在电路中增加环境温度检测部分,并把检测到的温度值实时传给单片机,单片机根据采集到的温度变化,对电路中的一些参数进行纠偏,大大减小环境温度变化对电路产生的零点漂移。

5、现场安装:将传感器安装在易积聚气体的管系最高点,或安装在自上而下的垂直管上,可能出现排空,或传感器后无背压,流体直接排入大气而形成测量管内非满管。此类问题均为安装位置所引起,可通过调整位置得到改善。

6、流体特性影响:被测液体中含有均匀分布的微小气泡通常不影响电磁水表的正常工作,但随着气泡的增大,仪表输出信号会出现波动,若气泡大到足以遮盖整个电极表面时,随着气泡流过电极会使电极回路瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。而且,气泡对电磁水表的测量也有很大影响。所以,首先从安装上满足仪表上游直管段长度要求,规范仪表的安装,采用仪表上游加装排气阀等措施,有可能避免问题的发生。其次,合理的设置仪表阻尼时间和功能,也可能解决出现气泡噪声测量的误报警。电磁水表可以使用软件逻辑判断即粗大误差处理的方法,在出现这种故障时,通过调整流量的不敏感时间和变化幅度限制这两个条件来判断是流量的变动,还是气泡擦过电极。如果不是气泡擦过电极的噪声,CPU按正常采样,运算和数字滤波。如果判定产生的是气泡噪声,切除测量值,维持前面的流量测量值。

电磁水表在现场安装过程中,需要考虑的主要干扰已经罗列,采用了多种抗干扰措施后,其测量精确度和运行可靠性大幅提升,并在实际应用中取得了不错的效果。

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