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電磁流量計(jì)故障分析及案例
更新時(shí)間：2016-03-18 瀏覽次數(shù)：3761
由電磁流量計(jì)的工作原理可知，能選用電磁流量計(jì)測(cè)量流量的流體必須是導(dǎo)電的，嚴(yán)格的說(shuō)，除了高溫流體之外，只是電導(dǎo)率大于20us/cm的任何流體都能選用相應(yīng)的電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量流量，因?yàn)榉菍?dǎo)電的氣體、蒸汽、油類(lèi)、丙酮等物質(zhì)不能選用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量流量。
電磁流量計(jì)在運(yùn)行中會(huì)由于各種故障的發(fā)生會(huì)造成測(cè)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象，一般在運(yùn)行中電磁流量計(jì)產(chǎn)生的故障大概可分為兩類(lèi)。一類(lèi)為流量計(jì)本身故障，元器件損壞引發(fā)的故障；一類(lèi)為外界條件的改變引起的故障，例如安裝的不合理造成流動(dòng)畸變，沉積和結(jié)垢等。
1、介質(zhì)中含有氣泡出現(xiàn)測(cè)量故障
介質(zhì)從外界吸入氣體或者介質(zhì)中溶解氣體轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡是液體中產(chǎn)生泡狀氣體的兩種途徑。如果介質(zhì)中存在較大的氣泡，當(dāng)氣泡通過(guò)電極時(shí)整個(gè)電極就被遮蓋，使流量信號(hào)輸人回路瞬時(shí)開(kāi)路，從而輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。判斷造成這種波動(dòng)原因的可以這樣做，將磁場(chǎng)的回路電流斷開(kāi)，斷開(kāi)后如果流量計(jì)還有顯示并且還處于波動(dòng)狀態(tài)，證明介質(zhì)中存在氣泡會(huì)造成電磁流量計(jì)波動(dòng)。用指針式萬(wàn)用表測(cè)量電磁流量計(jì)電極電阻，會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁流量計(jì)電極的回路電阻要高于正常時(shí)的電阻值。
若是由于電磁流量計(jì)安裝位置所的造成空氣進(jìn)入被測(cè)介質(zhì)，如果由于在管系高點(diǎn)安裝電磁流量計(jì)而貯留氣體，或由于外界吸入空氣引起的流量計(jì)波動(dòng)，則需要更換電磁流量計(jì)安裝位置改裝在管線(xiàn)zui低點(diǎn)安裝，或者采用U型管安裝。但是有些情況由于電磁流量計(jì)口徑較大或者安裝的位置不易改變，可以采取在流量計(jì)上游安裝集氣包和排氣閥來(lái)解決這種情況。
2、電磁流量計(jì)電極被腐蝕
由于在醋酸生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)接觸到一些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，所以當(dāng)電磁流量計(jì)的電極材料選擇不當(dāng)時(shí)，介質(zhì)會(huì)腐蝕流量計(jì)的電極，zui終導(dǎo)致傳感器失效。因此會(huì)出現(xiàn)流量計(jì)輸出波動(dòng)。只有當(dāng)電極被腐蝕后出現(xiàn)流量計(jì)故障我們才能發(fā)現(xiàn)電極材料不耐腐蝕，這種材料本身性能問(wèn)題使用之前是無(wú)法辨別的。因此只有更換新的電極來(lái)解決此種故障。所以電極腐蝕故障判斷處理都屬于事后維護(hù)處理的方法。
3、介質(zhì)非滿(mǎn)管
在日常生產(chǎn)中偶爾會(huì)有非滿(mǎn)管現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以看做是液體中含有氣泡的典型情況。當(dāng)電極水平面低于介質(zhì)液面時(shí)，流量計(jì)前后采用直管段比較理想，測(cè)量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。但是管內(nèi)上半部的氣體體積也被算成介質(zhì)流量，因此這種情況下得測(cè)量誤差較大；當(dāng)電極水平面高于介質(zhì)液面時(shí)，電磁流量計(jì)的測(cè)量回路處于開(kāi)路狀態(tài)，所測(cè)量的數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。處理這種介質(zhì)非滿(mǎn)管所產(chǎn)生的故障可有如下辦法：盡量在自下而上流動(dòng)的垂直管道上安裝電磁流量計(jì)；實(shí)際生產(chǎn)中需要電磁流量計(jì)水平安裝，這種情況下應(yīng)該安裝在管道的zui低端，并將且電磁流量計(jì)的電極軸線(xiàn)于地平線(xiàn)平行，(不然沉積物會(huì)覆蓋處于低位的電極)；為了避免測(cè)量管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，應(yīng)該將流量計(jì)的傳感器安裝在泵的下游、控制閥的上游；流量計(jì)傳感器的安裝口應(yīng)有一定的背壓，并且應(yīng)遠(yuǎn)離直接排放口。
但是，zui重要的還是電磁流量計(jì)在安裝時(shí)禁止出現(xiàn)介質(zhì)非滿(mǎn)管的情況。
4、待測(cè)液體性質(zhì)導(dǎo)致測(cè)量故障
如果被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率降低，電極的輸出阻抗會(huì)增大，這時(shí)轉(zhuǎn)換器輸入的阻抗就會(huì)引起負(fù)載效應(yīng)，流量計(jì)就會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。如果電磁流量計(jì)出現(xiàn)這個(gè)故障則只有選用滿(mǎn)足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)，或者選用孔板流量計(jì)等其它原理的流量計(jì)。
5、流量計(jì)的電極結(jié)垢或電極短路造成的測(cè)量故障
當(dāng)被測(cè)液體中含有金屬時(shí)，流量計(jì)的電極容易發(fā)生短路現(xiàn)象，這時(shí)流量計(jì)的測(cè)量值明顯偏小或趨于零。在日常生產(chǎn)運(yùn)行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的。當(dāng)測(cè)量高粘度介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁，若被測(cè)液體電導(dǎo)率低于附著的介質(zhì)電導(dǎo)率時(shí)，電極的信號(hào)電勢(shì)就會(huì)被沉淀分流從而不能正常工作，出現(xiàn)電極短路現(xiàn)象；如果沉淀的介質(zhì)是非導(dǎo)電層，會(huì)造成電極開(kāi)路流量計(jì)也不能正常工作。若氧化鐵銹層附著于襯里管壁，或者主要成分是金屬的沉淀物，其電導(dǎo)率大于液體電導(dǎo)率，實(shí)際流量值會(huì)高于流量計(jì)測(cè)得的流量值；若沉淀物是碳酸鈣等水垢層，則被測(cè)液體的電導(dǎo)率高于沉淀物的電導(dǎo)率，結(jié)果測(cè)得的流量值會(huì)小于實(shí)際的流量。
為了防止流體中的沉淀物影響流量計(jì)的工作，流量計(jì)的電極選用不易附著突出的尖形或半球形，并且可以更換式或者清垢電極等。選用電極可定期手動(dòng)刮除傳感器外的塵垢。或者也可以將測(cè)量電路暫時(shí)斷開(kāi)，通以短時(shí)間的低壓大電流在電極間，焚燒清除油脂類(lèi)沉淀物。也可采用提高液體流速的辦法來(lái)清掃管壁的附著層。
6、待測(cè)介質(zhì)的非對(duì)稱(chēng)流動(dòng)
在正常生產(chǎn)的情況下，管道內(nèi)流體的流速是軸對(duì)稱(chēng)分布，磁場(chǎng)均勻。而實(shí)際管道中流體的非軸對(duì)稱(chēng)流速分布經(jīng)常出現(xiàn)，此時(shí)，流體流向可分成沿管道軸線(xiàn)的直線(xiàn)流，待測(cè)液體的體積流量就是它對(duì)管道橫截面的積分；另一種則是旋渦流。由于旋渦流的出現(xiàn)對(duì)傳感器的輸出產(chǎn)生影響，流量計(jì)就會(huì)產(chǎn)生誤差。為了消除旋渦流對(duì)流量計(jì)傳感器的影響；流量計(jì)的上游應(yīng)該有足夠長(zhǎng)的直管段，才能使流體的流速按同心圓分布；流量計(jì)附近的管道內(nèi)徑應(yīng)與流量計(jì)內(nèi)徑相同，這樣才會(huì)使流速分布均勻；不然可用安裝流量調(diào)節(jié)器來(lái)部分補(bǔ)償上游直管段的不足。
7、外部電磁的干擾
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在著管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)等干擾源。電磁流量計(jì)的流量信號(hào)很小，非常容易被外界電磁干擾，而影響了電磁流量計(jì)的正常工作。所謂的電場(chǎng)干擾是指，流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)的電勢(shì)平衡被噪聲破壞后出現(xiàn)輸出信號(hào)波動(dòng)異常。
為了減少外部磁場(chǎng)對(duì)流量計(jì)的干擾，我們要在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)源的位置安裝電磁流量計(jì)傳感器。另外采取增強(qiáng)屏蔽措施來(lái)防止強(qiáng)電場(chǎng)的干擾等。也可以將電磁流量傳感器與管道的連接處做絕緣處理。
8、流量計(jì)襯里變形導(dǎo)致測(cè)量波動(dòng)
流量計(jì)的襯里一般都采用氟塑料，這樣流量計(jì)的襯里非常容易發(fā)生變形，出現(xiàn)計(jì)量故障的現(xiàn)象。襯里發(fā)生變形的主要原因有兩種：一氟塑料襯里滲透進(jìn)蒸汽發(fā)生熱擴(kuò)散現(xiàn)象，通常襯里材料、厚度、內(nèi)外的溫差以及流體和蒸汽的類(lèi)型、管道壓力等諸多因素決定了滲透的程度；二是取決于氟塑料襯里材料的本身的工藝結(jié)構(gòu)，一般采用聚四氟乙烯作為氟塑料襯里材料，聚四氟乙烯材料無(wú)粘結(jié)力僅靠壓貼與管壁結(jié)合，所以負(fù)壓管道不采用此種材質(zhì)。
為了防止襯里變形，我們一般采取以下措施：增加法蘭和線(xiàn)圈盒之間的隔熱厚度，降低流體溫差減小熱擴(kuò)散，使襯里內(nèi)外溫差zui大程度上得到改善，這樣就可以降低滲透率減緩測(cè)量管壁內(nèi)蒸汽的凝聚；此外，將聚四氟乙烯襯里厚度加厚或者更換另外形式的襯里。
9、其他原因引起的故障
1)雷電打擊。電磁流量計(jì)在受到雷擊后容易在線(xiàn)路中感應(yīng)出高電壓和電流，損壞流量劑。
2)環(huán)境條件變化。一旦流量計(jì)的工作環(huán)境條件變化，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源，儀表的正常工作就會(huì)被干擾，流量計(jì)的輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。
案例 電磁流量傳感器與連接管道絕緣，可消除大雜散電流影響[2]
浙江省某自來(lái)水公司安裝兩臺(tái)DN900MT900型電磁流量計(jì)，一臺(tái)運(yùn)行正常，另一臺(tái)在1～2h周期內(nèi)出現(xiàn)有高達(dá)50％FS波動(dòng)。用戶(hù)認(rèn)為兩臺(tái)儀表使用條件相仿，故障是由儀表方面原因引起的。勘查現(xiàn)場(chǎng)周?chē)h(huán)境，上下游緊接流量傳感器的是兩段長(zhǎng)0.5m有良好接地的無(wú)襯里短鋼管，然后連接到有水泥襯里的鋼管。接地等電氣連接均符合要求，同時(shí)，排除了管網(wǎng)流動(dòng)脈動(dòng)可能性。
轉(zhuǎn)換器與傳感器相距約10m。有一數(shù)百千伏安的三相變壓器裝在附近，分別離轉(zhuǎn)換器和傳感器約2m和8m。
分析故障原因有以下兩種可能：（1）大功率變壓器產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾；（2）管道上雜散電流干擾。要證明是否是變壓器磁場(chǎng)干擾影響，因要關(guān)閉變壓器涉及面廣，安排為第二步檢查，首先檢查是否是管道雜散電流干擾。不加勵(lì)磁電流用示波器測(cè)量?jī)蓸O間電勢(shì)，其值應(yīng)為零。然而實(shí)際測(cè)得峰值Vpp高達(dá)1V的波形畸變交流電勢(shì)。初步判斷即使良好接地，儀表還會(huì)受到管道雜散電流干擾影響。
采取將電磁流量傳感器連同兩段短鋼管與管網(wǎng)管道電氣絕緣，使流量傳感器與液體同電位。儀表投入運(yùn)行，輸出顯示即呈穩(wěn)定正常，也排除了電力變壓器磁場(chǎng)干擾對(duì)流量測(cè)量的影響。同時(shí)測(cè)得干擾電流有60mA AC，電流方向來(lái)自流量傳感器上游。
這一措施也適用于有陰極保護(hù)電流的管道，作為試排除管道電流干擾影響的方法。