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电磁流量计故障原因分析和探讨

来源:    发布日期:2019-05-30 13:55:03    作者:

[摘要]造成电磁流量计测量不准确的故障原因有很多,文章主要针对电磁流量计在管道系统和安装、环境干扰、流体特性这三个方面的故障原因进行分析和探讨,得出相关结论。

电磁流量计自20世纪50年代进入工业实用阶段以来由于其性能优越,已在过程控制流量测量和储存交接贸易总量计量中被广泛采用。

在化学制药领域,待测对象的流体特性、环境条件、管道系统和安装等因素的影响造成电磁流量计在运行中产生故障。本文主要从电磁流量计在管道系统和安装、环境干扰、流体特性这三个方面造成的电磁流量计故障进行分析和探讨。

1管道系统和安装方面
通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障,常见的有将流量传感器安装在易积聚潴留气体的管网髙点;流量传感器后无背压,液体径直排人大气,形成其测量管内非满管;装在自上向下的垂直管道上,可能出现排空等原因。具体的故障源主要有以下几种。

1.1安装不善
安装不善表现在:(1)流量传感器与连接管道间内径匹配失当,相差过大,GB/T18659—2002规定:在没有制造厂推荐的情况下,连接管内径不得小于流量传感器内径,不得大于内径的3%;(2)流量传感器与管道间垫圈突人流通通道;(3)邻近流量传感器前扰流件产生严重流速分布畸变或旋转流,直管段不足。这些原因主要引起流量测量值与实际值不符,有时也会出现输出晃动。

1.2未满管
由于背压不足或流量传感器安装位置不良,致使其测量管内液体未能充满,故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水平管道中呈分层流或波状流,故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符;若流动是气泡流或塞状流,故障现象除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动。若水平管道分层流中流通面积气相部分增大,即液体未满管程度增大,亦会出现输出晃动。若液体未满管到液体表面在电极以下,则会出现输出超满度现象。案例:我公司有一台DNIOOmm电磁流量计测量循环水流量,运行人员反映关闭阀流量为零时,输出反而达到满度值。现场检査发现传感器下游仅有一段短管,水直接排人大气,截止阀却装在传感器上游(如图1虚线位置),阀关后传感器测量管内水全部排空。将阀改装到位置2,故障便迎刃而解。
1.3管系潴留气体
管系潴留气体的一种原因是启用前未能排净管内空气,剩留气体积聚在管系高点,流动时被液体夹带,呈气泡状流出;另一原因是液体中夹带小气泡逐渐聚集,潴留在管系高点。故障表现为流量测量值和实际值不符以及输出晃动。

1.4往复泵或控制阀振荡产生脉动流
往复泵泵送液流而测量点又未远离栗,脉动流会使电磁流量计输出晃动,有时候还会产生测量误差。为减缓脉动对仪表的影响,通常可采取提高电磁流量计励磁频率或增加电阻尼;在管系方面可增装气室等阻尼装置。管系流量控制失配使控制阀启闭振荡也会形成脉动流。

1.5使用过程中流动状态变化
通常仪表调试正常运行一段时期后,也会因流动状态变化而出现故障。虽然这种故障原因出现概率不高,但在分析故障原因时不应忘记这一因素。

2环境方面
主要是管道杂散电流干扰、空间电磁波干扰、大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满意测量,但如果遇到管道有强杂散电流亦不一定能克服,须采取流量传感器与管道绝缘的措施;空间电磁波干扰一般经信号电缆引人,通常采用单层或多层屏蔽予以保护。而源自环境方面引起的电磁流量计故障主要有以下几种。

2.1强磁场
因安装时一般都注意到要远离强磁场,故强磁场影响的实践经验不多,偶有受安装位置所限制或工程设计失误而致使应用失败的案例。
2.2强电磁波
电磁流量计应符合电磁兼容性要求,在规定辐射电磁场环境下正常工作,不会在该环境下造成仪表性能下降或工作不正常。案例:我公司装用多台电磁流量计,其中一台输出大幅度波动。现场检査仪表安装符合要求,流量传感器和转换器50m,用置于镀锌管内的屏蔽电缆相连接,仪表本身也正常。但测得共模干扰信号髙达1.7V。先采取将流量传感器电气绝缘的措施,共模信号降低0.6V,但输出波动无明显改善。再次分析现场环境条件,得悉在流量计非常临近的地方有强电磁波。为证实故障原因是否来自该干扰源,临时将转换器移至流量传感器相距3m的地方,复测共模干扰信号小于0.lmV,仪表运行已趋于正常。

2.3管道杂散电流
电磁流量计妥善接地后,可以避免管道绝大部分杂散电流的影响。有时候按规定以粗电线跨接流量传感器并完善接地,来避免受杂散电流影响。
3流体方面
液体含有均勻分布细小气泡通常不影响正常测量,惟所测得体积流量是液体和气体两者之和时,由于气泡增大会使输出信号波动,若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面,使电极信号回路瞬时断开,输出信号将产生更大波动。低频矩形波励磁电磁流量计测量液体中含有固体超过一定含量时将产生浆液噪声,输出信号亦会有一定程度波动。两种或两种以上液体作管道混合工艺时,若两种液体电导率(或各自与电极间电位)有差异,在混合未均匀前即进人流量传感器进行流量测量,输出信号亦会产生波动。电极材质与被测介质选配不善,产生钝化或氧化等化学作用,电极表面形成绝缘膜,以及电化学和极化现象等,均会妨碍正常测量。源自流体方面引起电磁流量计故障主要有以下几种。

3.1液体中含有气体
液体中含有溶解气体不会影响流量测量,游离气体(即气附)则会影响测量并可能引起故障。液体中游离气体有三方面来源:①管道内空气未排净;②从管系外吸入;③溶解气体转化,这是管内液体温度压力变化等所致。在流程工业中管道液体压力/温度常会变动,当液体压力降低或温度升高,溶解气体便转化成游离气泡,例如低于室温的液体,静止在管道中滞留一段时期(如停车),所溶解空气有可能转化成气泡;高于室温液体静止在两端密闭的管道中逐渐冷却收缩,形成局部真空,溶解空气或气化蒸气形成气泡。这样形成的气泡在流程重新开车初始阶段往往会出现输出晃动现象,运行一段时间即趋正常。控制阀开度很小时,易挥发液体有时会气化,形成气泡。

3.2液体中含有固相
液体中含有粉状、颗粒、或纤维等固体,可能产生故障有:①浆液噪声;②电极表面污染;③导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里;④衬里被磨损或被沉积,改变流通面积。案例:导电沉积层短路效应,电磁流量传感器测量管绝缘衬里表面若沉积导电物质,流量信号将被短路而仪表失效由于导电物质是逐渐沉积,这类故障通常不会出现在调试期,而要运行一段时期后才会显露出来。电磁流量计在运行过程中,若管道锈蚀严重,沉积锈层,也会有此短路效应。凡是开始运行正常,随着时间推移,流量显示越来越小,就应分析有此类故障的可能性。

3.3电导率不均匀
配比流程中常有在液内注人“加药”液,而注入液常用往复泵加入。若注人液与主液电导率不同,而混合液尚未混合均匀,电磁流量传感器若装其下游,因电导率急剧变化会使仪表输出晃动,虽然液体电导率大于阈值而缓慢变化是不会影响电磁流量计正常测量。这一现象在我公司水处理车间原水加凝聚剂工艺中是经常发生的。

3.4与液体接触件材料匹配失当
液体接触件材料产生匹配失当故障有电极与接地环。匹配失当除耐腐蚀问题外,主要是电极表面效应。表面效应有:①化学反应(表面形成钝化膜等);②电化学和极化现象(产生电势),③触媒作用(电极表面生成气雾等)。接地环也有这些效应,但影响程度要小些。

4结束语
电磁流量计在管道系统和安装、环境干扰、流体特性这三个方面造成的故障在流量计初始装用调试时就出现,但一经改进排除故障,在以后相同条件下一般就不会再度出现,熟悉掌握电磁流量计的故摩原因,并在其运行中及时排除故障将大大提髙电磁流童计的测量准确度。

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