摘要:簡(jian)要闡述了(le)
電磁流量(liang)計的工作(zuo)原理
,對化(hua)工生産中(zhong)電磁流量(liang)計
的安裝(zhuang)測試期故(gu)障及正常(chang)投運故障(zhang)進行了說(shuo)明,針對電(dian)磁流量計(ji)使用過程(cheng)中出現的(de)七類故障(zhang)進行了分(fen)析,提出了(le)解🏃🏻♂️決方案(an),并對電磁(ci)流量計日(ri)常✔️維護提(ti)🏃♀️出了指導(dao)性建議。
随(sui)着煉化企(qi)業對化工(gong)生産過程(cheng)精細化管(guan)理需求❌的(de)日📐益提升(sheng),對流量測(ce)量的精度(du)要求越來(lai)越高。電磁(ci)流量計作(zuo)爲✨一種測(ce)量功能穩(wen)定、結果準(zhun)确可靠💋的(de)流量測量(liang)儀表,在工(gong)業生産的(de)控制測量(liang)中得到廣(guang)泛應用,尤(you)其對酸、堿(jian)、鹽、含固體(ti)顆粒或💞纖(xian)維液體♻️的(de)流量檢測(ce)☔[1]。因此,在實(shi)際生産過(guo)程中,如何(he)快速确🐕定(ding)和排除電(dian)磁🧡流量計(ji)的運行故(gu)障,對保障(zhang)化工裝置(zhi)安全穩定(ding)運行、提高(gao)産品質量(liang)有着重要(yao)意義。
1電磁(ci)流量計的(de)工作原理(li)
電磁流量(liang)計的基本(ben)原理爲電(dian)磁感應定(ding)律[2]。導電流(liu)體在磁場(chang)中流動等(deng)效于導體(ti)運動切割(ge)磁力線,進(jin)👌而相應産(chan)生與流量(liang)大小成正(zheng)比的感應(ying)電動勢。電(dian)磁流量計(ji)通過測量(liang)電動勢強(qiang)弱來反🐉映(ying)管道流量(liang)大小,進而(er)☀️被用于測(ce)量導電流(liu)體的體積(ji)流量,電磁(ci)🏃🏻♂️流量計工(gong)作原理見(jian)圖1。
電磁流(liu)量計的核(he)心部件爲(wei)電磁流量(liang)變送器,其(qi)由傳感器(qi)和轉換器(qi)共同組成(cheng)。被測導電(dian)流體流過(guo)流量計産(chan)生🐕感應♍電(dian)動勢,該🎯感(gan)應電動勢(shi)被傳感器(qi)采集、被轉(zhuan)🌂換器轉換(huan)爲統❤️一直(zhi)流标準信(xin)🏒号,并将其(qi)輸出進行(hang)指示記錄(lu)。電磁流量(liang)計的優勢(shi)在于測量(liang)管徑大(最(zui)大可🤩達2m),而(er)且壓損極(ji)小,其測量(liang)精度和靈(ling)敏☂️度都較(jiao)高。
2電(dian)磁流量計(ji)的常見故(gu)障分類
電(dian)磁流量計(ji)在生産運(yun)行中會出(chu)現各種故(gu)障,一是儀(yi)表本身故(gu)㊙️障造成的(de)儀表指示(shi)錯誤,包括(kuo)儀表的結(jie)構📐件或☔元(yuan)器🌍件損壞(huai)等🙇♀️;二是由(you)于儀表安(an)裝環境或(huo)安裝不規(gui)範造成的(de)🛀🏻故障,例如(ru)傳感器上(shang)下遊安裝(zhuang)直管段不(bu)滿足要求(qiu),被測介質(zhi)沒有充滿(man)管道,測量(liang)環境存在(zai)電磁幹擾(rao)等。
因爲不(bu)同情況下(xia)的故障對(dui)應的解決(jue)措施不同(tong),爲精準地(di)量化故障(zhang)、更快速地(di)發現和解(jie)決電磁流(liu)量計故障(zhang),按照故障(zhang)發生的時(shi)間尺度将(jiang)電磁流量(liang)計💔故障劃(hua)分爲兩個(ge)基本類别(bie)。一類是儀(yi)表安裝測(ce)試期間出(chu)現的故障(zhang),另一類是(shi)儀表投運(yun)後出現的(de)故障。
2.1電磁(ci)流量計安(an)裝測試故(gu)障
在化工(gong)生産過程(cheng)中,完成電(dian)磁流量計(ji)儀表的安(an)裝後、正💔式(shi)投入使用(yong)之前往往(wang)需要進行(hang)儀表性能(neng)調試,在🧡此(ci)階♉段出現(xian)的故障被(bei)稱爲電磁(ci)流量計安(an)裝💃測試故(gu)障。儀表安(an)裝環境選(xuan)擇不當(如(ru)🈲外界環境(jing)存💜在大型(xing)電⭐機磁場(chang)幹擾,管道(dao)雜散電流(liu)幹擾[3],空間(jian)強📧電磁波(bo)幹擾等一(yi)系列電磁(ci)場幹擾)、儀(yi)表安裝不(bu)規🔞範、安裝(zhuang)位置不正(zheng)确、或儀表(biao)所測量導(dao)電流體的(de)特性有所(suo)變化等原(yuan)因均會🔞導(dao)緻此類💰故(gu)障。
不同故(gu)障原因導(dao)緻儀表故(gu)障表現各(ge)有不同,可(ke)根據故障(zhang)情況對故(gu)障來源進(jin)行初步辨(bian)識。例如,若(ruo)所測量介(jie)質特性出(chu)現❤️氣液兩(liang)相工況,測(ce)量介質中(zhong)所含有的(de)均勻分布(bu)的微小氣(qi)泡雖暫時(shi)不會對電(dian)磁🌍流量計(ji)産生較大(da)影響[4],但随(sui)着介質氣(qi)相的加劇(ju),儀✍️表輸出(chu)信号的波(bo)動會随之(zhi)加劇,嚴重(zhong)時影響儀(yi)表💰測量讀(du)數。
如果将(jiang)傳感器安(an)裝在管道(dao)高處或自(zi)上而下的(de)垂直管💃🏻上(shang),可🔅能會導(dao)緻氣體聚(ju)集于管道(dao)高處從而(er)出現表内(nei)液🔅體排✂️空(kong),進而造成(cheng)儀表故障(zhang);此外,傳感(gan)器的不适(shi)當安裝也(ye)可能會導(dao)緻🔞管内流(liu)體不滿故(gu)障[5];若電磁(ci)流量計誤(wu)安裝在泵(beng)的吸入端(duan),則流量計(ji)内部會出(chu)現負壓從(cong)而損壞流(liu)量計内部(bu)襯裏。
2.2儀表(biao)正常投運(yun)後出現的(de)故障
經安(an)裝調試并(bing)試運行一(yi)段時間後(hou),電磁流量(liang)計可進入(ru)正常投運(yun)階段。因爲(wei)環境變化(hua)和長時間(jian)的運行會(hui)對儀表的(de)運行狀态(tai)産生影響(xiang),此階段可(ke)能發生的(de)儀表故障(zhang)與前文所(suo)述故障存(cun)在差異。一(yi)般來講,電(dian)磁流💰量計(ji)投運後故(gu)障包括流(liu)量傳感器(qi)内壁附着(zhe)層污垢積(ji)聚造成的(de)故障、儀表(biao)環境條件(jian)變化造成(cheng)的故障、雷(lei)電打擊等(deng)惡劣氣象(xiang)環境導緻(zhi)的故障等(deng)[6]。
電磁流量(liang)計投運後(hou),因常用來(lai)測量相對(dui)髒污的流(liu)體介質,運(yun)行一段時(shi)間後,流體(ti)介質在傳(chuan)感器内壁(bi)附着層出(chu)現積聚現(xian)👄象[7],導緻附(fu)着層的電(dian)導率偏高(gao)🔞或偏低進(jin)而産🏃🏻♂️生故(gu)障。若流體(ti)介質積聚(ju)附着層呈(cheng)絕緣性,雜(za)質積聚過(guo)多會造成(cheng)整個電極(ji)🙇♀️回路斷路(lu);相對地,若(ruo)流體介質(zhi)積聚附着(zhe)層整體偏(pian)導電性,過(guo)多地積聚(ju)将🤟會使電(dian)極回路出(chu)現短路。上(shang)述兩種情(qing)況均會導(dao)緻儀表工(gong)作不正常(chang),由此可見(jian)有必要在(zai)電磁流量(liang)計投運後(hou)對測量管(guan)内的污垢(gou)層附着物(wu)進行定期(qi)清理。
另一(yi)方面,電磁(ci)流量計運(yun)行環境的(de)變化對儀(yi)表的影響(xiang)也🈲不可忽(hu)視。在調試(shi)期間沒有(you)幹擾源不(bu)意味着運(yun)🐕行環境不(bu)🎯存在幹擾(rao)。例如在電(dian)磁流量計(ji)運行期間(jian),附近管道(dao)的電焊作(zuo)業、大型電(dian)機👈或變壓(ya)器等電磁(ci)設備運行(hang)均會對電(dian)磁流量計(ji)的正💔常工(gong)作産✨生幹(gan)擾,此時電(dian)磁流量儀(yi)表的輸出(chu)信号會出(chu)現數值波(bo)動[8]。
此外,雷(lei)電打擊等(deng)惡劣氣象(xiang)環境同樣(yang)能夠影響(xiang)儀🈲表正常(chang)工作。例如(ru)出現雷電(dian)打擊,儀表(biao)線路中容(rong)易🌈感應出(chu)高電壓✂️和(he)浪湧電流(liu),其大多通(tong)過電源線(xian)、流量信号(hao)線等途👌徑(jing)進入儀表(biao)進而導緻(zhi)儀表内部(bu)結構受損(sun)。
3電磁流量(liang)計常見故(gu)障現象檢(jian)查分析
在(zai)生産控制(zhi)過程中,流(liu)量測量是(shi)一項重要(yao)的測定參(can)數,電磁🧡流(liu)量計憑借(jie)其高精準(zhun)度和強耐(nai)腐蝕特性(xing),應用越☀️來(lai)越廣泛🐅。然(ran)而在實際(ji)測量作業(ye)中,電磁流(liu)量計容易(yi)發生各種(zhong)故障,因此(ci)要及時采(cai)取合理的(de)檢查方式(shi)并對各類(lei)故障提出(chu)可行的解(jie)決方案。
3.1儀(yi)表沒有流(liu)量信号輸(shu)出
儀表沒(mei)有流量信(xin)号輸出的(de)原因包括(kuo)電源故障(zhang)、電纜故障(zhang)、液體🈲流動(dong)方向相反(fan)、流體介質(zhi)未充滿整(zheng)個管道‼️等(deng)[9]。針對上述(shu)可能造成(cheng)故障的原(yuan)因,需對應(ying)檢查儀表(biao)電源的供(gong)電情況和(he)電纜連接(jie)情況(包括(kuo)電✨纜是否(fou)暢通,連接(jie)是否正确(que)等)、檢查管(guan)道内測量(liang)流體介質(zhi)流動方向(xiang)是否正确(que)并确認其(qi)是否充滿(man)管✂️道[10]。
在電(dian)磁流量計(ji)運行過程(cheng)中,必須保(bao)證儀表内(nei)測量流體(ti)🐇流動方向(xiang)正确,一般(ban)應與殼體(ti)上箭頭方(fang)向相同[11]。事(shi)實上也有(you)一些電磁(ci)流量計具(ju)備正反兩(liang)相測☂️量的(de)功🧑🏾🤝🧑🏼能,将其(qi)設置中的(de)“反向測量(liang)允🌐許”狀态(tai)設置爲“允(yun)許”狀态即(ji)可[12]。流🔆體介(jie)質未充滿(man)整個管道(dao)的主要原(yuan)因往往是(shi)測量管網(wang)或傳感器(qi)安裝位置(zhi)沒有💁符合(he)設計安裝(zhuang)要求。傳感(gan)器的安裝(zhuang)位置示意(yi)見圖2。如若(ruo)将傳📐感器(qi)安裝至a、e位(wei)置,因爲位(wei)置較高容(rong)易導緻氣(qi)泡聚集;安(an)裝在b位置(zhi)時則容易(yi)導緻💞液體(ti)不滿管,正(zheng)确安裝位(wei)置應爲c、d位(wei)置處。
此外(wai),對傳感器(qi)器件完好(hao)性和測量(liang)管内壁情(qing)況的檢❓查(cha)也是✊十分(fen)必要的[13],包(bao)括各接線(xian)端和傳感(gan)器零部件(jian)的完好性(xing)等。事實上(shang),儀表沒有(you)流量信号(hao)輸出☁️的故(gu)障也有可(ke)能是由轉(zhuan)換器❗故障(zhang)導緻,對其(qi)采用更換(huan)線路闆的(de)方式進行(hang)替換進行(hang)轉化器的(de)故障排查(cha)。另外流量(liang)過低和在(zai)儀表進行(hang)參數設定(ding)時小☂️信号(hao)切除設置(zhi)☂️過高有時(shi)也會出現(xian)有流量而(er)儀表沒有(you)顯示的情(qing)況。
3.2儀表(biao)輸出不穩(wen)定,出現指(zhi)示波動故(gu)障
電磁流(liu)量計能夠(gou)體現流體(ti)的流動狀(zhuang)況,因此如(ru)果測量流(liu)🧡體🈲本🌈身呈(cheng)現波動性(xing),則可以認(ren)爲其并非(fei)電磁流量(liang)計自身㊙️故(gu)障😍,随着♊流(liu)體脈動結(jie)束或介質(zhi)充滿管道(dao)後,故障自(zi)然會👌随之(zhi)消失。如果(guo)确實流體(ti)有脈動可(ke)以在流量(liang)計前加裝(zhuang)緩沖罐或(huo)儀表安裝(zhuang)固定支架(jia)。若管道沒(mei)有充滿液(ye)體或液體(ti)中含有氣(qi)泡🙇🏻可能造(zao)成指示波(bo)動,可将流(liu)量計安裝(zhuang)在管道的(de)低點處,流(liu)量計的前(qian)後要有一(yi)定長度的(de)直管段。然(ran)後檢查外(wai)界是否存(cun)在雜散電(dian)流等電磁(ci)幹擾;檢查(cha)儀表運行(hang)環💚境是否(fou)有大‼️功率(lü)電機、變壓(ya)器或者電(dian)焊🌈機工作(zuo)。确認電磁(ci)♻️流量計有(you)良好接地(di),避免電磁(ci)幹🏃🏻擾。此外(wai),應該對流(liu)體介質的(de)物理特性(xing)進行檢查(cha),判斷流🔅體(ti)介質是否(fou)具有電導(dao)率✨不均勻(yun)或含有較(jiao)多顆粒、纖(xian)維漿液等(deng)特性。與此(ci)同時📧,若電(dian)極材料與(yu)流體介質(zhi)不匹配也(ye)會導緻儀(yi)表輸出不(bu)穩定,此時(shi)🐅則有必要(yao)對電極材(cai)料💁進行更(geng)換。最後對(dui)✌️變送器電(dian)路⁉️闆的檢(jian)查也不可(ke)忽視,在一(yi)些特定的(de)化工生産(chan)環境中,如(ru)果測量管(guan)道或介⭐質(zhi)的震動較(jiao)大,則會造(zao)成變送器(qi)電路闆松(song)動從而引(yin)起輸出❄️值(zhi)波動,此🚶時(shi)需要重新(xin)固定電路(lu)闆。
3.3儀表輸(shu)出信号指(zhi)示超過滿(man)度值
造成(cheng)儀表輸出(chu)信号超過(guo)刻度值上(shang)限的原因(yin)是多✉️方面(mian)的🔞,可通過(guo)逐步檢測(ce)的方法對(dui)故障原因(yin)進行排查(cha)。首先對流(liu)量計的電(dian)纜接線進(jin)行檢查,判(pan)斷其是否(fou)出🤩現連接(jie)錯誤;然後(hou)對信号回(hui)路連接進(jin)行檢查。一(yi)般來講,連(lian)接電纜的(de)斷開會造(zao)成信号回(hui)路斷🔞開,從(cong)而輸出信(xin)号指示最(zui)大超滿度(du)值[14]。然後陸(lu)續對轉換(huan)器與傳感(gan)器型号配(pei)套性、轉換(huan)器的參數(shu)👨❤️👨設定等方(fang)面進行逐(zhu)步🔞排查。事(shi)🌍實上,因爲(wei)電磁流量(liang)計轉✌️換器(qi)的輸出信(xin)号往往會(hui)傳送給流(liu)量積算儀(yi)和計算機(ji)。因此該回(hui)路儀表安(an)全栅、流量(liang)積算儀等(deng)出現故障(zhang)也會導緻(zhi)流量計輸(shu)🔴出最大值(zhi)。
3.4電磁流量(liang)計工作時(shi)信号越來(lai)越小或突(tu)然下降
造(zao)成這種故(gu)障的原因(yin)是電極間(jian)的絕緣不(bu)良或被短(duan)路,應從以(yi)下方面考(kao)慮:測量導(dao)管的内壁(bi)可能積聚(ju)污💘垢,要進(jin)行清洗和(he)擦拭電極(ji)。測量導管(guan)内的絕緣(yuan)襯裏🚶♀️可能(neng)被破壞,應(ying)予以更📞換(huan)。如果🤞電磁(ci)流量計長(zhang)期運行在(zai)有酸堿😄霧(wu)氣場所🐪,流(liu)量計信号(hao)接線端💃🏻子(zi)可能被腐(fu)蝕,應予以(yi)清理或更(geng)換。日常維(wei)護要定期(qi)進行防腐(fu)檢查防止(zhi)出現此🏒類(lei)故障。
3.5儀表(biao)零點不穩(wen)定
出現儀(yi)表零點不(bu)穩定的情(qing)況,一般包(bao)括五個方(fang)面原🤟因。(1)與(yu)流💞體🔆介質(zhi)有關。如果(guo)管道未充(chong)滿液體或(huo)液體中含(han)有氣泡則(ze)會造成零(ling)點不穩定(ding),工況正常(chang)後輸出值(zhi)就可恢複(fu)正常;(2)流量(liang)計前截止(zhi)閥不嚴,測(ce)量管道内(nei)測🐆量流體(ti)介質存在(zai)微小流動(dong)[15];(3)可能是儀(yi)表🚶♀️接地不(bu)良導💋緻,儀(yi)表接地線(xian)不要連接(jie)在電機、電(dian)器等公共(gong)接地線或(huo)上下水管(guan)道上。轉換(huan)器已經通(tong)過電纜線(xian)接地的不(bu)要再進行(hang)接地,避免(mian)電位不同(tong)引起幹擾(rao);(4)液體若含(han)有⛹🏻♀️固相或(huo)在測量管(guan)🈲内壁積聚(ju)結垢等,均(jun)有🤩可能導(dao)緻零點不(bu)穩定。因此(ci)需要定期(qi)對内壁的(de)沉積垢層(ceng)進行清潔(jie);必要時進(jin)行🐪重新調(diao)零;(5)儀表的(de)絕緣性沒(mei)有達到要(yao)求。事實上(shang)儀表絕緣(yuan)性不佳往(wang)往是由信(xin)号線路🐆絕(jue)緣弱或信(xin)号傳輸線(xian)路的接線(xian)端子接觸(chu)不良導緻(zhi),弱的儀表(biao)絕緣性會(hui)進一步造(zao)成零點不(bu)穩定。
3.6流量(liang)測量值與(yu)實際值存(cun)在偏差
流(liu)量測量值(zhi)與實際流(liu)量值存在(zai)偏差是最(zui)常見的電(dian)磁流量計(ji)故障之一(yi)。如果出現(xian)此故障則(ze)需要對轉(zhuan)換💃器、傳感(gan)器、電纜連(lian)接等元器(qi)件進行詳(xiang)細檢查🧑🏽🤝🧑🏻。測(ce)量管道往(wang)往存在流(liu)入和流☀️出(chu)分支兩支(zhi)管線,因此(ci)在過程中(zhong)需要全面(mian)測量,以免(mian)出現計算(suan)誤差。首先(xian),按照出廠(chang)參數對轉(zhuan)換器的設(she)定值進行(hang)核對、設定(ding),可以使用(yong)智能手操(cao)器進行參(can)數檢查和(he)設🙇🏻定,排除(chu)設定值錯(cuo)誤可能性(xing)。另外,應檢(jian)查傳感器(qi)安裝位置(zhi),保障管道(dao)流體充💞滿(man)管道且流(liu)體中不含(han)氣泡。與此(ci)同時,信号(hao)電纜連接(jie)不良或使(shi)用過程中(zhong)電纜絕緣(yuan)性下降均(jun)會導緻數(shu)值偏差,應(ying)相應重新(xin)連接松👉動(dong)的電纜,如(ru)🌈果絕緣不(bu)符合絕緣(yuan)要求更換(huan)新的電纜(lan)。最🔴後,傳感(gan)器上遊介(jie)質流動狀(zhuang)況不符合(he)要求,或🔴其(qi)極間電阻(zu)變化或電(dian)極絕緣下(xia)降也可能(neng)會造成🛀🏻故(gu)障,應相應(ying)采用改🈲動(dong)傳感器安(an)裝🈚位置等(deng)措施解💰決(jue)。
3.7管道空管(guan)出現報警(jing)故障分析(xi)及處理
電(dian)磁流量計(ji)運行過程(cheng)中出現空(kong)管報警的(de)情況可🈲能(neng)是流體沒(mei)有充滿管(guan)道,沒有按(an)照要求安(an)裝,被測的(de)流體電導(dao)率過低。在(zai)儀♉表維護(hu)工作中轉(zhuan)換器元器(qi)件的損壞(huai)也能造成(cheng)空管報警(jing)的情形,因(yin)此有效判(pan)别轉換器(qi)工作狀況(kuang)并及時更(geng)換是處理(li)空管報警(jing)故障的關(guan)鍵點。爲确(que)認轉換器(qi)元器🚩件是(shi)否工作🔅正(zheng)常,一般采(cai)用輸入信(xin)号短接測(ce)試操作,若(ruo)短接後報(bao)警消失,則(ze)說明轉換(huan)器工作正(zheng)常,反之則(ze)說明元器(qi)🔅件已損壞(huai)。
4電磁流量(liang)計日常維(wei)護
爲提高(gao)電磁流量(liang)計使用壽(shou)命,降低其(qi)發生故障(zhang)的概率,對(dui)于電磁流(liu)量計的日(ri)常維護主(zhu)要包括以(yi)下幾個方(fang)面。首先🏒,變(bian)送器管内(nei)壁結垢層(ceng)的定期清(qing)理,能夠有(you)效保障絕(jue)緣襯裏的(de)良好絕緣(yuan)性;其次,在(zai)生産實際(ji)中對于儀(yi)表的定期(qi)檢查是保(bao)障🥵電磁流(liu)量計指示(shi)精度的關(guan)鍵,尤其是(shi)對儀表端(duan)蓋、接線口(kou)密👨❤️👨封性的(de)檢查,是保(bao)障濕氣和(he)水不進入(ru)儀表内的(de)重要步驟(zhou);另❓外,爲保(bao)障儀表高(gao)度密封性(xing),殼體蓋的(de)螺紋需時(shi)刻塗有潤(run)滑黃油,嚴(yan)禁碰撞損(sun)壞;最後,在(zai)流量計運(yun)行過程中(zhong),定期對儀(yi)表零點進(jin)行标定,并(bing)保障電磁(ci)流量計的(de)有效接地(di)[16]。
5結束語
随(sui)着我國工(gong)業生産自(zi)動化水平(ping)的不斷提(ti)高,電磁流(liu)量計在流(liu)量測量領(ling)域,特别是(shi)煉油化工(gong)生産中的(de)應用越來(lai)越✉️多。電磁(ci)流量計在(zai)化工生産(chan)流程中🐉可(ke)能出現的(de)常見故障(zhang),對故障的(de)來源進行(hang)剖析,提出(chu)了結合故(gu)障分析和(he)在線檢查(cha)的儀表故(gu)障辨識方(fang)法和故障(zhang)🧑🏾🤝🧑🏼解決方案(an),爲工業生(sheng)産實際中(zhong)電磁流量(liang)計故障的(de)處理提供(gong)參考。通🚶過(guo)準确分析(xi)故⭕障原因(yin)、快速排除(chu)故障,實現(xian)了🧡測量儀(yi)表整體測(ce)量精度的(de)提高,對快(kuai)速恢複裝(zhuang)置生産有(you)着重要意(yi)義。
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