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電磁流量計故障分析及案例

更新時間:2016-03-18 瀏覽次數(shù):3246

    由電磁流量計的工作原理可知,能選用電磁流量計測量流量的流體必須是導(dǎo)電的,嚴(yán)格的說,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)的電磁流量計來測量流量,因為非導(dǎo)電的氣體、蒸汽、油類、丙酮等物質(zhì)不能選用電磁流量計來測量流量。

電磁流量計在運(yùn)行中會由于各種故障的發(fā)生會造成測量不準(zhǔn)的現(xiàn)象,一般在運(yùn)行中電磁流量計產(chǎn)生的故障大概可分為兩類。一類為流量計本身故障,元器件損壞引發(fā)的故障;一類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畸變,沉積和結(jié)垢等。
1、介質(zhì)中含有氣泡出現(xiàn)測量故障
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)氣泡通過電極時整個電極就被遮蓋,使流量信號輸人回路瞬時開路,從而輸出信號就會出現(xiàn)波動。判斷造成這種波動原因的可以這樣做,將磁場的回路電流斷開,斷開后如果流量計還有顯示并且還處于波動狀態(tài),證明介質(zhì)中存在氣泡會造成電磁流量計波動。用指針式萬用表測量電磁流量計電極電阻,會發(fā)現(xiàn)電磁流量計電極的回路電阻要高于正常時的電阻值。
若是由于電磁流量計安裝位置所的造成空氣進(jìn)入被測介質(zhì),如果由于在管系高點安裝電磁流量計而貯留氣體,或由于外界吸入空氣引起的流量計波動,則需要更換電磁流量計安裝位置改裝在管線zui低點安裝,或者采用U型管安裝。但是有些情況由于電磁流量計口徑較大或者安裝的位置不易改變,可以采取在流量計上游安裝集氣包和排氣閥來解決這種情況。
2、電磁流量計電極被腐蝕
由于在醋酸生產(chǎn)的過程中會接觸到一些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì),所以當(dāng)電磁流量計的電極材料選擇不當(dāng)時,介質(zhì)會腐蝕流量計的電極,zui終導(dǎo)致傳感器失效。因此會出現(xiàn)流量計輸出波動。只有當(dāng)電極被腐蝕后出現(xiàn)流量計故障我們才能發(fā)現(xiàn)電極材料不耐腐蝕,這種材料本身性能問題使用之前是無法辨別的。因此只有更換新的電極來解決此種故障。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)非滿管
在日常生產(chǎn)中偶爾會有非滿管現(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,流量計前后采用直管段比較理想,測量數(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量誤差較大;當(dāng)電極水平面高于介質(zhì)液面時,電磁流量計的測量回路處于開路狀態(tài),所測量的數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。處理這種介質(zhì)非滿管所產(chǎn)生的故障可有如下辦法:盡量在自下而上流動的垂直管道上安裝電磁流量計;實際生產(chǎn)中需要電磁流量計水平安裝,這種情況下應(yīng)該安裝在管道的zui低端,并將且電磁流量計的電極軸線于地平線平行,(不然沉積物會覆蓋處于低位的電極);為了避免測量管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,應(yīng)該將流量計的傳感器安裝在泵的下游、控制閥的上游;流量計傳感器的安裝口應(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在安裝時禁止出現(xiàn)介質(zhì)非滿管的情況。 
4、待測液體性質(zhì)導(dǎo)致測量故障
如果被測介質(zhì)電導(dǎo)率降低,電極的輸出阻抗會增大,這時轉(zhuǎn)換器輸入的阻抗就會引起負(fù)載效應(yīng),流量計就會產(chǎn)生測量誤差。如果電磁流量計出現(xiàn)這個故障則只有選用滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計,或者選用孔板流量計等其它原理的流量計。
5、流量計的電極結(jié)垢或電極短路造成的測量故障
當(dāng)被測液體中含有金屬時,流量計的電極容易發(fā)生短路現(xiàn)象,這時流量計的測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)測量高粘度介質(zhì)時,由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁,若被測液體電導(dǎo)率低于附著的介質(zhì)電導(dǎo)率時,電極的信號電勢就會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,會造成電極開路流量計也不能正常工作。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,實際流量值會高于流量計測得的流量值;若沉淀物是碳酸鈣等水垢層,則被測液體的電導(dǎo)率高于沉淀物的電導(dǎo)率,結(jié)果測得的流量值會小于實際的流量。
為了防止流體中的沉淀物影響流量計的工作,流量計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刮除傳感器外的塵垢?;蛘咭部梢詫y量電路暫時斷開,通以短時間的低壓大電流在電極間,焚燒清除油脂類沉淀物。也可采用提高液體流速的辦法來清掃管壁的附著層。
6、待測介質(zhì)的非對稱流動
在正常生產(chǎn)的情況下,管道內(nèi)流體的流速是軸對稱分布,磁場均勻。而實際管道中流體的非軸對稱流速分布經(jīng)常出現(xiàn),此時,流體流向可分成沿管道軸線的直線流,待測液體的體積流量就是它對管道橫截面的積分;另一種則是旋渦流。由于旋渦流的出現(xiàn)對傳感器的輸出產(chǎn)生影響,流量計就會產(chǎn)生誤差。為了消除旋渦流對流量計傳感器的影響;流量計的上游應(yīng)該有足夠長的直管段,才能使流體的流速按同心圓分布;流量計附近的管道內(nèi)徑應(yīng)與流量計內(nèi)徑相同,這樣才會使流速分布均勻;不然可用安裝流量調(diào)節(jié)器來部分補(bǔ)償上游直管段的不足。
7、外部電磁的干擾
在生產(chǎn)現(xiàn)場存在著管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場等干擾源。電磁流量計的流量信號很小,非常容易被外界電磁干擾,而影響了電磁流量計的正常工作。所謂的電場干擾是指,流量計測量管內(nèi)的電勢平衡被噪聲破壞后出現(xiàn)輸出信號波動異常。
為了減少外部磁場對流量計的干擾,我們要在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源的位置安裝電磁流量計傳感器。另外采取增強(qiáng)屏蔽措施來防止強(qiáng)電場的干擾等。也可以將電磁流量傳感器與管道的連接處做絕緣處理。 
8、流量計襯里變形導(dǎo)致測量波動
流量計的襯里一般都采用氟塑料,這樣流量計的襯里非常容易發(fā)生變形,出現(xiàn)計量故障的現(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。電磁流量計在受到雷擊后容易在線路中感應(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被干擾,流量計的輸出信號就會出現(xiàn)波動。

 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]

浙江省某自來水公司安裝兩臺DN900MT900型電磁流量計,一臺運(yùn)行正常,另一臺在1~2h周期內(nèi)出現(xiàn)有高達(dá)50%FS波動。用戶認(rèn)為兩臺儀表使用條件相仿,故障是由儀表方面原因引起的。勘查現(xiàn)場周圍環(huán)境,上下游緊接流量傳感器的是兩段長0.5m有良好接地的無襯里短鋼管,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,排除了管網(wǎng)流動脈動可能性。

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)生的磁場干擾;(2)管道上雜散電流干擾。要證明是否是變壓器磁場干擾影響,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。不加勵磁電流用示波器測量兩極間電勢,其值應(yīng)為零。然而實際測得峰值Vpp高達(dá)1V的波形畸變交流電勢。初步判斷即使良好接地,儀表還會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干擾對流量測量的影響。同時測得干擾電流有60mA AC,電流方向來自流量傳感器上游。

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。

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