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    电磁流量计

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    电磁流量计故障检查和分析之详细描述

    来源:作者:发表时间:2020-03-19 19:08:47

     摘 要:阐述电磁流量计在实际应用中出现的故障检查、分析以及采取的措施。

     
    1  工作原理
          电磁流量计是应用电磁感应定律,即:导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的,用来测量导电流体的体积流量(见图1)。工业上多用以测量水、矿浆、各种酸、碱、盐等腐蚀液体等介质的流量。
    电磁流量计工作原理
    2  电磁流量计的特点
    (1)电磁流量计的变送器结构简单,没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件,所以当流体通过时不会引起任何附加的压力损失,同时也不会引起诸如磨损,堵塞等问题。特别适用于测量带有固体颗粒的矿浆,污水等液固两相流体,以及各种粘性较大的浆液等。同样,由于其结构上无运动部件,故可通过附上耐腐蚀绝缘衬里和选择耐腐材料制成电极,起到很好的耐腐蚀性能,使之可用于各种腐蚀性介质的测量。
    (2)电磁流量计是—种体积流量测量仪表,在测量过程中,它不受被测介质的温度、粘度、密度以及电导率(在一定范围内)的影响。
    (3)电磁流量计的量程范围极宽,同一台电磁流量计的量程比可达1:100。此外,电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比,而与轴对称分布下的流动状态(层流或紊流)无关。
    (4)电磁流量计无机械惯性、反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,而且线性好。因此,可将测量信号直接用转换器线性地转换成标准信号输出,可就地指示,也可远距离传送。
     
    3  故障类型
    电磁流量计运行中产生故障的第一类为仪表本身故障,即仪表结构件或元器件损坏引起的故障;第二类为外界原因引起的故障,如安装不妥流动畸变,沉积和结垢等。
     
    电磁流量计按照故障发生时期分类,可分为:调试期故障和运行期故障。调试期故障出现在新装用后调试初期,主要原因是仪表选用或设定不当,安装不妥等。运行期故障是在运行一段时期后出现,主要原因有流体中杂质附着电极衬里,环境条件变化出现新干扰源等。
     
    电磁流量计按故障外界源头分析来自3个方面:
    (1)管道系统和安装等方面引起的;
    (2)环境方面引起的;
    (3)流体方面引起的。来源(1)主要在调试期表现出来;来源(2)和
    (3)则在调试期和运行期均会出现。
     
    4  调试期故障
    本类故障在电磁流量计初始装用调试时就出现,但一经改进排除故障,以后在相同条件下一般就不会再度出现。常见调试期故障主要有安装不妥、环境干扰、流体特性影响3方面原因。
     
    4.1 管道系统和安装等
    通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障,常见的是将流量传感器安装在易积聚储留气体的管网高点;流量传感器后无背压,液体经过直排进入大气,形成其测量管内非满管;装在自上向下流的垂直管道上,可能出现排空等。
     
    4.2 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,但如遇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入,通常采用单层或多层屏蔽予以保护。
     
    4.3 流体方面
    (1)液体含有均匀分布细小气泡
    通常不影响正常测量,所测得体积流量是液体和气体两者之和;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。
    (2)电极材质与被测介质选配不善
    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。
     
    5  运行期故障
    经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障,常见故障原因有:流量传感器内壁附着层,雷电击,环境条件变化。
     
    5.1 内壁附着层
    由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多,出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近,仪表还能正常输出信号,只是改变流通面积,形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层,电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层,电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。
     
    5.2 雷电击
    雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流,进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径:电源线、传感器与转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析,引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分是从控制室电源线路引入的,其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到,不仅电磁流量计出现故障,控制室中其他仪表也常常同时出现雷击事故。
     
    5.3 环境条件变化
    主要原因是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计,调试期因无干扰源,仪表运行正常,然而在运行期出现新干扰源(如测量点附近管道或较远处实施管道电焊)干扰仪表正常运行,出现输出信号大幅度波动。
     
    6  故障现象和采取措施
    6.1 电磁流量计常见故障现象有:
    (1)无流量信号;
    (2)输出晃动;
    (3)零点不稳;
    (4)流量测量值与实际值不符;
    (5)输出信号超满度值。
     
    6.2 无流量信号输出检查和采取措施
    (1)故障原因
    无流量信号输出大体上可归纳为5个方面故障原因:
    1)电源未通等电源方面故障;
    2)连接电缆(激磁回路,信号回路)系统方面故障;
    3)液体流动状况方面故障;
    4)传感器零部件损坏或测量内壁附着层引起等方面的故障;
    5)转换器元器件损坏方面的故障。
     
    (2)检查程序
    先按全面考虑作初步凋查和判断,然后再逐项细致检查和试排除故障。检查顺序的先后原则为:
    1)可经观察或询问了解毋须较大操作的在前,即先易后难;
    2)按过去现场检修经验出现的故障频度或售后可能出现的故障;
    3)检查本身的先后要求较高者在前。若经初步调查确认是后几项故障原因,亦可提前作细致检查。
     
    (3)故障检查和采取措施
    1)查电源方面故障
    首先确认己接入电源,再检查电源各部分。查主电源和激磁电流熔丝,若接入符合规定电流值时,新熔丝再通电而又熔断,必须找出故障所在点。查电源线路板输出各路电压是否正常,或尝试置换整个电源线路板。
    2)检查连接电缆系统方面故障
    分别查连接激磁系统和信号系统的电缆是否接通,连接是否较好。
    3)检查液体流动方向和管内液体充满性
    液体流动方向必须与传感器壳体上箭头方向一致。对于能正反向测量的电磁流量计,若方向不一致虽仍可测量,但设定的显示流动正反方向不符,必须改正之。若拆传感器工作量大,也可改变传感器上箭头方向和重新设定显示仪表符号。管道未充满液体主要是管网工程设计或传感器安装位置不妥,使传感器测量管内不能充满液体。应采取措施,避免安装如图2所示a,e位置和以虚线管排放时b位置,改装到c,d位置。
    传感器安装位置
    4)检查传感器完好性和测量管内壁状况
    主要检查各接线端子和激磁线圈完好性,以及测量管内壁状况。
     
    激磁线圈及其系统出现的故障常有:
    ①线圈断开;
    ②线圈或其端子绝缘下降;
    ③匝间短路。
     
    三类故障中以绝缘下降出现的频度相对较高。线圈断开和绝缘下降可用万用表和兆欧表检查。
     
    传感器激磁线圈回路绝缘下降的故障出现频度相对较高的原因是,电气外壳防护等级IP65(GB4203-93)的传感器常被短时间浸水(如传感器装在较低位置时周围出事故浸水),按IP65仅是防尘防喷水,很易浸入水或潮气。即使是IP67(防尘防短时间浸水)或IP68(防尘防连续浸水)级,也常发生在接线完成后,引入电缆密封圈或端子盒盖密封垫片未达到密封要求而形成事故。因操作疏忽密封圈垫部位进水造成的故障是屡见不鲜的。
     
    接线端子受潮引起的绝缘下降,通常可采用热吹风吹干噪之后恢复绝缘。线圈受潮对于两半合拢保护外壳的传感器,可拆卸外壳盖置于烘箱,以适当温度烘干;对于气密型(即焊接结构的防护外壳)传感器磁圈虽然结构上保证不会受潮,但也有从电缆与密封胶交界面渗入。
     
    测量管内壁状况附着绝缘层或导电层的最可靠检查判断是卸下传感器离线直接观察,但工作量较大;亦可用在线间接检查方法,即测量电极接触电阻和电极极化电压估计附着层状况。
     
    5)查转换器的故障
    电磁流量计转换器检查方法常采用以线路板备件和替代法试排除故障
     
    6.2 输出晃动故障原因和采取措施
    输出晃动大体上可归纳为5方面故障原因:
    (1)流动本身是波动或脉动的,实质上不是电磁流量计的故障,仅如实反映流动状况;措施:在流量计前加装缓冲罐。
    (2)管道末充满液体或液体中含有气泡;措施:流量计安装在低点,并有一定长度的直管段。
    (3)外界杂散电流等电、磁干扰;措施:电磁流量计良好接地。
    (4)液体物性方面(如液体电导率不均匀或含有较多颗粒/纤维的浆液等)的原因。
    (5)电极材料与液体匹配不妥;措施:更换电极材料。
     
    7  结束语
    电磁流量计的测量还有一些问题亟待解决,在开发新的测量技术的同时,更应注重运用现代科学手段,进行应用技术深层次的开发,切实有效地解决一些实际问题。
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