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電磁流量計

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電磁流量計故障检查和分析之详细描述

來源:作者:发表时间:2020-03-19 19:08:47

 摘 要:阐述電磁流量計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
      電磁流量計是應用電磁感應定律,即:導電體在磁場中運動産生感應電動勢,而感應電動勢又和流量大小成正比,通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的,用來測量導電流體的體積流量(見圖1)。工業上多用以測量水、礦漿、各種酸、堿、鹽等腐蝕液體等介質的流量。
電磁流量計工作原理
2  電磁流量計的特点
(1)電磁流量計的变送器结构简单,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)電磁流量計是—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)電磁流量計的量程范围极宽,同一台電磁流量計的量程比可达1:100。此外,電磁流量計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)電磁流量計无机械惯性、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
電磁流量計运行中产生故障的很好类为仪表本身故障,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。
 
電磁流量計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。
 
電磁流量計按故障外界源头分析来自3个方面:
(1)管道系統和安裝等方面引起的;
(2)環境方面引起的;
(3)流體方面引起的。來源(1)主要在調試期表現出來;來源(2)和
(3)則在調試期和運行期均會出現。
 
4  调试期故障
本类故障在電磁流量計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
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,常見的是將流量傳感器安裝在易積聚儲留氣體的管網高點;流量傳感器後無背壓,液體經過直排進入大氣,形成其測量管內非滿管;裝在自上向下流的垂直管道上,可能出現排空等。
 
4.2 环境方面
主要是管道雜散電流幹擾,空間電磁波幹擾,大電機磁場幹擾等。管道雜散電流幹擾通常采取良好單獨接地保護可獲得滿意測量,但如遇管道有強雜散電流亦不一定能克服,須采取流量傳感器與管道絕緣的措施。空間電磁波幹擾一般經信號電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護。
 
4.3 流体方面
(1)液體含有均勻分布細小氣泡
通常不影響正常測量,所測得體積流量是液體和氣體兩者之和;氣泡增大會使輸出信號波動,若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面,使電極信號回路瞬時斷開,輸出信號將産生更大波動。
(2)電極材質與被測介質選配不善
選配不善,産生鈍化或氧化等化學作用,電極表面形成絕緣膜,以及電化學和極化現象等,均會妨礙正常測量。
 
5  运行期故障
經初期調試並正常運行一段時期後在運行期間出現的故障,常見故障原因有:流量傳感器內壁附著層,雷電擊,環境條件變化。
 
5.1 内壁附着层
由于電磁流量計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,不仅電磁流量計出现故障,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電磁流量計,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 電磁流量計常见故障现象有:
(1)無流量信號;
(2)輸出晃動;
(3)零點不穩;
(4)流量測量值與實際值不符;
(5)輸出信號超滿度值。
 
6.2 无流量信号输出检查和采取措施
(1)故障原因
無流量信號輸出大體上可歸納爲5個方面故障原因:
1)電源未通等電源方面故障;
2)連接電纜(激磁回路,信號回路)系統方面故障;
3)液體流動狀況方面故障;
4)傳感器零部件損壞或測量內壁附著層引起等方面的故障;
5)轉換器元器件損壞方面的故障。
 
(2)檢查程序
先按全面考慮作初步凋查和判斷,然後再逐項細致檢查和試排除故障。檢查順序的先後原則爲:
1)可經觀察或詢問了解毋須較大操作的在前,即先易後難;
2)按過去現場檢修經驗出現的故障頻度或售後可能出現的故障;
3)檢查本身的先後要求較高者在前。若經初步調查確認是後幾項故障原因,亦可提前作細致檢查。
 
(3)故障檢查和采取措施
1)查電源方面故障
首先確認己接入電源,再檢查電源各部分。查主電源和激磁電流熔絲,若接入符合規定電流值時,新熔絲再通電而又熔斷,必須找出故障所在點。查電源線路板輸出各路電壓是否正常,或嘗試置換整個電源線路板。
2)檢查連接電纜系統方面故障
分別查連接激磁系統和信號系統的電纜是否接通,連接是否較好。
3)檢查液體流動方向和管內液體充滿性
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電磁流量計,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)檢查傳感器完好性和測量管內壁狀況
主要檢查各接線端子和激磁線圈完好性,以及測量管內壁狀況。
 
激磁線圈及其系統出現的故障常有:
①線圈斷開;
②線圈或其端子絕緣下降;
③匝間短路。
 
三類故障中以絕緣下降出現的頻度相對較高。線圈斷開和絕緣下降可用萬用表和兆歐表檢查。
 
傳感器激磁線圈回路絕緣下降的故障出現頻度相對較高的原因是,電氣外殼防護等級IP65(GB4203-93)的傳感器常被短時間浸水(如傳感器裝在較低位置時周圍出事故浸水),按IP65僅是防塵防噴水,很易浸入水或潮氣。即使是IP67(防塵防短時間浸水)或IP68(防塵防連續浸水)級,也常發生在接線完成後,引入電纜密封圈或端子盒蓋密封墊片未達到密封要求而形成事故。因操作疏忽密封圈墊部位進水造成的故障是屢見不鮮的。
 
接線端子受潮引起的絕緣下降,通常可采用熱吹風吹幹噪之後恢複絕緣。線圈受潮對于兩半合攏保護外殼的傳感器,可拆卸外殼蓋置于烘箱,以適當溫度烘幹;對于氣密型(即焊接結構的防護外殼)傳感器磁圈雖然結構上保證不會受潮,但也有從電纜與密封膠交界面滲入。
 
測量管內壁狀況附著絕緣層或導電層的**可靠檢查判斷是卸下傳感器離線直接觀察,但工作量較大;亦可用在線間接檢查方法,即測量電極接觸電阻和電極極化電壓估計附著層狀況。
 
5)查轉換器的故障
電磁流量計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
輸出晃動大體上可歸納爲5方面故障原因:
(1)流动本身是波动或脉动的,实质上不是電磁流量計的故障,仅如实反映流动状况;措施:在流量计前加装缓冲罐。
(2)管道末充滿液體或液體中含有氣泡;措施:流量計安裝在低點,並有一定長度的直管段。
(3)外界杂散电流等电、磁干扰;措施:電磁流量計良好接地。
(4)液體物性方面(如液體電導率不均勻或含有較多顆粒/纖維的漿液等)的原因。
(5)電極材料與液體匹配不妥;措施:更換電極材料。
 
7  结束语
電磁流量計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。