1.顯示屏幕異常分析
根據現場的使用情況,每次10 kV電網出現異常停送電後,電磁流量計顯示屏幕均會異常。異常的主要現象為顯示屏不亮、白屏、閃屏,其中顯示屏不亮所占比例達95%以上,白屏與閃屏情況較少。本次主要分析顯示屏不亮的現象。由電磁流量計轉換器結構可知,顯示屏不亮的主要原因在於轉換器供電電源板出現異常。通過反複檢測電磁流量計電源板,發現電源板發生故障的主要原因在於一個濾波電容(規格為100 μF、 25 V)損壞。轉換器電源板的具體詳情見圖3。
檢測過程中發現,此電容損壞的主要現象為電容鼓包。故障電容對比圖,如圖4所示。
查閱資料和研究發現,造成電容鼓包的直接原因是電解電容中電解液溫度過高,超過電容所承受的溫度。普通電源采用液態電解電容,高溫時電容內的液體氣化導致電容外殼承受的壓力增加而產生鼓包。造成電容溫度升高的主要原因在於工作環境溫度與電路板電源工作狀態。
發生故障的電磁流量計基本都集中在控製室。由於控製室全年處於運行狀態,管道內的流動水可以保證控製室內溫度不會過高,因此可以排除工作環境溫度過高的情況。
通過分析轉換器電源板的結構和查閱相關資料發現,該供電電源板屬於開關電源的一種,而開關電源是對交流電壓進行整流、濾波、穩壓後得到想要的電壓。但是,此過程中因濾波不淨會導致在直流電源中摻雜一部分交流成分而產生波紋電壓。波紋電壓的存在可能會導致波紋電流出現。電容壽命指標中有個參數叫做額定紋波電流。運行過程中,一旦波紋電流超過額定電容,電容內部的溫度就會升高,導致電解液氣化。一旦電解液氣化,其內部壓力將增加,會導致電容鼓包。
2.解決措施
波紋電壓是無法消除的,隻能抑製紋波電壓使其在電子元器件允許的範圍內。通常的做法：①加大濾波電路中的電容容量；②采用電感電容(Inductance Capacit-ance,LC)(無源)濾波電路、多級濾波電路；③以線性電源代替開關電源；④合理布線即改變電源板布線格局。
結合現場實際情況,電磁流量計的電路板已經固定,不能整體更換或者改變布線格局。唯一的方法是改變電容容量,提高額定波紋電流,防止再次出現上述現象。因此,將原有規格為100 μF、25 V的電容更換為規格為120 μF、25 V的電容進行模擬停送電實驗。
技術人員采用無限循環定時開關模塊,對更換後更大容量的電容進行連續通斷電實驗。根據對流量計開機時間的計量發現,完全進入開機狀態需要20s,因此設置通電時間為20 s。循環通斷電示意圖如圖5所示。
一台負載不同循環周期停送電的實試驗情況,如表1所示。兩台負載不同循環周期停送電試驗情況,如表2所示。25s循環周期不同數量負載停送電試驗情況,如表3所示。
由試驗結果可知,更換較大容量的電容在電磁流量計試驗階段可取得較好的效果,但是相關人員需要在現場進一步驗證容量是否符合現場要求。 |
