电磁流量计接地错误导致的数据波动的案例分析

主题：关于电磁流量计接地错误导致的数据波动的案例分析

一、事件经过

（一）运行工况

事件发生于2020年6月14日晚8点左右，某铜冶炼公司现场工艺人员发现DCS上一台DN200口径电磁流量计出现测量数据剧烈波动的情况，对工艺人员的操作判断产生了一定影响。该DN200口径电磁流量计的测量介质为电解液（主要成分为硫酸铜），现场温度为70~80℃，压力为常压，流量计已做接地处理。该流量计为4号总管电解液的支管流量计（暂定编号为支管1流量计），4号总管电磁流量计的测量数据稳定（暂定编号为总管1流量计），另一支管流量计测量数据也正常（暂定编号为支管2流量计）。

（二）事故处理过程

接到现场工艺人员反映的情况后，金冠铜业奥炉二期项目部汤工与厂家中核仪表人员于2020年6月14日晚8点30分赶到现场。

经与DCS操作室工艺人员确认，总管1流量计实时流量在65m³/h左右，支管2流量计实时流量在5m³/h左右，所以支管1流量计的准确测量数据应该在60m³/h左右（65m³/h-5m³/h），且支管1流量计为满管测量。

而此时支管1流量计在DCS上的显示数据在100~400m³/h左右剧烈波动。

通过查看DCS系统，发现该支管1流量计在DCS系统上设置的量程为

0~500m³/h，与出厂设置0~100m³/h不符，于是修正过来。

后来到支管1电磁流量计安装现场，检测发现电流输出大小与显示数值一致，排除了电流输出模块的问题，电磁流量计显示的实际波动范围在20~80m³/h。

考虑到现场的数据波动情况，先是尝试调高电磁流量计的滤波系数，但是没有什么效果，数据波动还是较明显。

支管1电磁流量计是安装在塑料管道上，所以出厂前就已经配备了接地电极和接地螺丝，如下图所示：

之后又分析，会不会是接地螺丝引出来的接地线没有接好，所以造成测量数据的波动。当在现场把接地线从接地槽钢上刚拆下来时，发现流量计测量数据瞬间就稳定了，且为正确实时流量60.8m³/h，现场图片如下图所示：

二、原因分析

经现场测量确认，支管1电磁流量计接地线与现场接地槽钢的接地电压在18V左右，远远超过正常的接地电压。

后与现场人员沟通，发现接地槽钢不仅与支管1电磁流量计接地，还与现场其它电机、电器设备公共接地。

所以据此判断，现场电磁流量计测量数据波动是因为与其它设备公共接地，使电力设备的漏电流通过公共地线引入电磁流量计，从而对电磁流量计的测量造成很大的干扰。

电磁流量计的测量原理是法拉第电磁感应定律，而且其流量信号非常小，在满量程时只有几个毫伏，而在下限流量时，仅有数十微伏，因此极易受周围的诸如电动机、变压器及一些电器设备等所产生的电磁感应和静电的干扰。

如周围运行中的电器设备在金属管道上产生杂散电流（如管道上的电焊操作等），这些电流通过管道以及管道内的流体影响电磁流量计。

还有此次案例中电磁流量计与电机、电器设备公共接地或接至上、下水管道上，使电力设备的漏电流通过公共地线引入电磁流量计。

三、改进建议

流量计外壳接地的正确与否，直接关系到计量的准确度和稳定性，必须给予高度重视。

1）接地的必要性

由于流量计外壳接地，使被测液体与大地电气连接，处于零电位，因而在两电极上感应出大小相同、但极性相反的对称电势信号；同时流量计外壳接地，可起到屏蔽效果，以拟制外界和励磁系统的电磁干扰。

2）金属管道上的安装接地

金属管道内的介质与大地已有良好的电气连接，流量计可不再加装接地线；传感器要与金属管道可靠连接。如果对接地有更高的要求，或环境有较强的电磁干扰时，也可独立另设接地线，接地棒应埋入深度大于1米的潮湿泥土中，接地线采用截面积不小于4mm²的多股铜线。如下图所示：

3）绝缘管道上的安装接地

流量计必须接地，如下图所示。在流量计与绝缘管道的连接法兰之间加装金属短管或接地环，然后将金属短管或接地环与流量计接地端用导线连接起来后再接地。

当管道中附有强杂散电流时，应首先阻断杂散电流流过流量计。安装时先在管道与流量计之间加装绝缘短管，然后按照在绝缘管道上安装流量计的接地方法接地。在电气上已被绝缘短管隔开的管道，应采用面积大于4mm²的铜导线连接起来。这样管道中的漏电流从铜导线上分流，不再通过流量计，从而使被测液体引入的干扰大大减小。

仪表的接地点应是一个独立的接地点，不允许与其他电气设备的接地线连接在一起。接地电阻应小于10欧姆。

四、事件总结

综上所述，电磁流量计并不要求单独设置接地装置不可，比如在小口径金属管道上安装的电磁流量计。

但单独设置接地装置有利于仪表在现场的可靠运行，也就是说，对于电磁流量计的接地问题必须要有一个正确的认识，要重视，更要注意接地的正确方法，否则会适得其反。

电磁流量计的安装应尽量远离容易引起感应干扰的电动机、变压器或其它电源。在实际生产中究竟应采取何种对策，可用下述简单方法分辨之：使传感器导管内充满静止液体，不接上电源，若在无励磁电流时能在电极上测得信号，那么这是从管道系统传来的外来干扰或接地不善；电磁流量计通上电源，若在有励磁电流而管道内液体无流动时电极上测得信号，就可能是仪表本身零点未调好。中核蔡佳伟