電磁流量計故障分析及案例
更新時間：2016-03-18 瀏覽次數(shù)：3431
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電的，嚴格的說，除了高溫流體之外，只是電導率大于20us/cm的任何流體都能選用相應的電磁流量計來測量流量，因為非導電的氣體、蒸汽、油類、丙酮等物質(zhì)不能選用電磁流量計來測量流量。
電磁流量計在運行中會由于各種故障的發(fā)生會造成測量不準的現(xiàn)象，一般在運行中電磁流量計產(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腐蝕性的介質(zhì)，所以當電磁流量計的電極材料選擇不當時，介質(zhì)會腐蝕流量計的電極，zui終導致傳感器失效。因此會出現(xiàn)流量計輸出波動。只有當電極被腐蝕后出現(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)生負壓，應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有一定的背壓，并且應遠離直接排放口。
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)導致測量故障
如果被測介質(zhì)電導率降低，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載效應，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)運行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的。當測量高粘度介質(zhì)時，由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁，若被測液體電導率低于附著的介質(zhì)電導率時，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，其電導率大于液體電導率，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，則被測液體的電導率高于沉淀物的電導率，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。或者也可以將測量電路暫時斷開，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，我們要在遠離強磁場源的位置安裝電磁流量計傳感器。另外采取增強屏蔽措施來防止強電場的干擾等。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蒸汽發(fā)生熱擴散現(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，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，一臺運行正常，另一臺在1～2h周期內(nèi)出現(xiàn)有高達50％FS波動。用戶認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，其值應為零。然而實際測得峰值Vpp高達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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