摘要:爲獲(huò)得正常測量正(zheng)确率,電磁流量(liàng)傳感器上遊要(yào)有一🐇定長度直(zhi)管段,但其長度(du)與大部分其他(tā)🥵流量儀表相比(bi)要求較低。90°彎頭(tóu)、T形管、全開閘閥(fá)後通常認爲隻(zhi)要離電極中心(xin)線(不是傳感器(qi)進口端連📱接面(mian))5倍直徑(5D)長度的(de)🌏直管段,不同開(kāi)度的閥則需10D;下(xià)遊直管段爲2~3D或(huò)無要求;但要防(fáng)止蝶閥閥片伸(shēn)人到💃🏻傳感器測(cè)量管内。
1電磁流(liú)量計原理與結(jie)構
1.1概述.
電磁流(liu)量計
(以下簡稱(chēng)EMF)是利用法拉第(di)電磁感應定律(lü)制成的-種測量(liàng)導電👣液體體積(ji)流量的儀表。50年(nián)代初EMF實現了工(gōng)🌈業化應用✉️,近年(nian)來世界範圍EMF産(chǎn)量約占工業流(liu)量儀表台數🌈的(de)5%~6.5%。70年代以來出現(xiàn)鍵控低頻矩形(xing)波激磁方💘式，逐(zhu)漸替代早期應(yīng)用的工頻⭕交流(liú)激磁方式,儀表(biao)性能有了很👌大(da)提高,得到更爲(wèi)廣泛的應用。
1.2原(yuan)理與機構
EMF的基(jī)本原理是法拉(lā)第電磁感應定(ding)律,即導體在磁(cí)場中切割磁力(lì)線運動時在其(qi)兩端産生感應(yīng)電動勢。導♍電性(xìng)液體✍️在垂直于(yu)磁場的非磁性(xing)測量管内流動(dong)，與🌍流動方向垂(chuí)直的方向上産(chǎn)生與流量成比(bi)例的感應電勢(shì),電動勢的方向(xiang)按“弗來明右手(shǒu)規則👄”,其值如下(xià)式:
E=kBDV
式中:E一感應(ying)電動勢,即流量(liàng)信号,V;
k---系數;
B--磁感(gǎn)應強度,T;
D--測量管(guan)内徑,m;
V---平均流速(su)，m/s。
設液體的體積(ji)流量爲,則式中(zhōng):k-儀表常數,
k=4KB/πD。EMF由流(liú)量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大分組(zu)成。傳感器典型(xíng)⛹🏻♀️結♉構💰,測量管上(shang)下裝有激磁線(xiàn)圈,通激磁電流(liú)後産生磁🍓場穿(chuan)過測量管,一對(duì)電極裝在測量(liang)管内壁與🈲液體(tǐ)相接觸,引出感(gǎn)應👨❤️👨電勢，送到轉(zhuan)換器。激磁電流(liu)則由轉換💘器提(ti)供。
2電磁流量計(ji)故障類型
電磁(ci)流量汁運行中(zhōng)産生故障的第(di)一類爲儀表本(běn)身故♋障,即儀🤞表(biǎo)結構件或元器(qi)件損壞引起的(de)故障🐉;第二類爲(wei)外界原因引起(qǐ)的故障,如安裝(zhuāng)不妥流動畸變(biàn)，沉積和結垢等(deng)。本文重點讨論(lùn)的是應用方面(miàn)和上述第二類(lei)外界🚶♀️原因的故(gù)障。按照故⭐障發(fā)生時期分類，可(ke)分爲:①調試期故(gù)✨障;②運行期故障(zhang)。調試期故障出(chu)現在新裝用後(hou)調試初期,主要(yao)原因是儀表選(xuǎn)用或設定不當(dang)，安裝不妥等。運(yùn)行期🔴故障足在(zài)運行一段時期(qi)後出現，主🏃♀️要原(yuan)因有流體中🧑🏽🤝🧑🏻雜(zá)質附着電極襯(chèn)裏，環境條件變(bian)化✍️出現新幹擾(rǎo)源等。按故障外(wài)界源頭分析來(lái)自3個方面:①管道(dào)系統和安裝等(děng)方面引起的;②環(huán)境方面引起的(de);③流體方面引起(qǐ)的。來源①主✊要在(zài)調試期表現出(chū)來;來💚源②和③則在(zài)調試期和運行(hang)期均會出現。
2.1調(diao)試期故障
本類(lei)故障在電磁流(liu)量計初始裝用(yòng)調試時就出現(xian),但一經改進排(pái)除故障,以後在(zai)相同條件下一(yī)般就不會再度(du)出現🌍。常見調試(shi)期故障主要有(you)安裝不妥、環境(jing)幹擾、流體特性(xìng)影響3方面原因(yīn)。屏蔽保護還不(bú)☔能克服。
2.1.3流體方(fang)面.
液體含有均(jun)勻分布細小氣(qì)泡通常不影響(xiang)正常測量👣,唯所(suo)🐇測得體積流量(liàng)是液體和氣體(tǐ)兩者之和;氣🤟泡(pào)增大會💘使輸🔞出(chū)信号波🌏動,若氣(qì)泡大到流過電(dian)極遮蓋整個電(dian)極表面,使電極(ji)信号回路瞬時(shí)斷開輸♌出信号(hao)将産生更大波(bō)動。低頻(50/16Hz~50/6Hz)矩形波(bo)激磁電磁流⁉️量(liàng)計測量液體中(zhōng)含有固體超過(guo)一-定含量時将(jiāng)産👨❤️👨生漿液噪聲(shēng)🏃,輸出信号亦會(hui)有一定程度波(bo)動。兩種或兩種(zhong)以✔️上液體作管(guan)道混合工藝時(shi),若兩種液體電(dian)導率(或各自與(yu)電🤟極間電位)有(yǒu)差異👄,在🌈混合未(wèi)均🌈勻前即進人(ren)流量傳感器進(jin)行流量測量,輸(shū)出信号亦會産(chan)生波動。電極材(cái)質與被測介質(zhi)選配不善,産生(sheng)鈍化或氧化等(děng)化學作用,電極(ji)表面形成絕緣(yuán)膜,以及電化學(xué)和極化現象等(děng),均會妨礙正常(chang)測量。
2.2運行期故(gu)障
經初期調試(shi)并正常運行一(yi)段時期後在運(yùn)行期間出現⁉️的(de)故障,常見故障(zhàng)原因有:流量傳(chuán)感器内壁附着(zhe)層,雷電擊,環境(jìng)條件變化。
2.2.1内壁(bi)附着層
由于電(dian)磁流量計測量(liang)含有懸浮固相(xiàng)或污髒體的機(jī)🚶♀️會遠比其他流(liú)量儀表多,出現(xian)内壁附着層産(chan)生🐅的故障概🌈率(lǜ)也🏒就相🏃♂️對較高(gāo)。若附着層電導(dao)率與液體電導(dǎo)率相近,儀表還(hai)🏃🏻能正常🎯輸出信(xin)👅号，隻是改變流(liú)通面積,形成測(cè)量誤差的隐性(xìng)故障;若是高電(diàn)導率附着層,電(diàn)❗極間電動勢将(jiāng)被短路;若是絕(jue)緣性附着層,電(dian)極表面被絕緣(yuan)而斷開測量電(diàn)路。後兩種現象(xiang)均會使儀表無(wú)法工作。
2.2.2雷電擊(ji)
雷電擊在線路(lù)中感應瞬時高(gao)電壓和浪湧電(dian)流，進入儀表就(jiu)🔴會📐損壞儀表。雷(lei)電擊損儀表有(yǒu)3條引入途徑:電(dian)源線,傳感器勺(shao)轉換器間的流(liú)量信号線和激(jī)磁線。然⭕而從雷(léi)電故障中損壞(huai)零部件的分析(xī),引起故障的感(gǎn)應高電壓和浪(lang)湧電流大部分(fèn)🔴足從控制室電(diàn)源線路引人的(de),其他兩條途徑(jing)較少。還從發生(sheng)雷擊事故現場(chǎng)了解到,不僅電(diàn)磁流量計出現(xiàn)故障，控制室中(zhong)其他儀表電常(cháng)常同時出現雷(lei)擊事故。因此使(shǐ)用單位要認識(shí)設置控制室儀(yí)表電源線防雷(lei)設施的重要性(xing)。
2.2.3環境條件變化(hua).
主要原因同上(shàng)節調試期故障(zhang)環境方面,隻是(shì)幹擾源不在調(diao)試期出現而在(zai)運行期間再介(jie)人的。例如一台(tái)接地保護😍并不(bu)理想的電磁流(liu)量計,調試期因(yin)👉無廠擾源,儀表(biǎo)運行正常,然而(er)在運行🌍期出現(xian)新幹🔅擾源(例如(rú)測量點附近管(guǎn)道或較遠處實(shí)施管道電焊)幹(gàn)擾儀表正常運(yùn)行,出現輸出信(xìn)号大幅度波動(dòng)。
3丙烯酸裝置中(zhōng)電磁流量計簡(jian)介及故障分析(xī)
3.1電磁流量計簡(jiǎn)介
丙烯酸裝置(zhi)中采用的一種(zhǒng)電磁流量計,其(qí)爲電磁流量計(ji)AXF系♈列流量計是(shì)基于數十年現(xian)場經驗實踐📱研(yán)發的産品,不僅(jin)耐🌈用，而⭕且易于(yu)操作。可更換電(dian)極和電極㊙️粘污(wū)度診斷功能的(de)結合大大🏃提高(gao)了系統♉可維護(hù)性。AXF采用能消除(chú)流體噪音的“雙(shuāng)頻💁勵磁法”和🚶♀️爲(wèi)惡劣環境下使(shǐ)用新增的可選(xuǎn)“增強型雙頻勵(li)磁法”,确保系統(tǒng)穩📱定性和快速(su)響應。
3.2電磁流量(liàng)計的安裝問題(ti)
3.2.1直管段長度問(wen)題
爲獲得正常(cháng)測量精度,電磁(ci)流量傳感器上(shang)遊也要有一⚽定(dìng)長度直管段,但(dan)其長度與大部(bu)分其它流量儀(yí)表相比要求較(jiao)低👌。90°彎頭、T形管、全(quan)開閘閥後通常(cháng)認爲隻要離電(diàn)極中心線(不是(shi)傳感器進口端(duān)連接面)5倍直徑(jìng)(5D)長🥰度的直管段(duan),不同開度的閥(fa)則需10D;下遊直🈲管(guǎn)段爲(2~3)D或無要求(qiu);但要防止蝶閥(fa)閥片伸人到傳(chuan)感🏃♂️器測量管内(nei)。各标準或檢定(ding)規程所提出上(shàng)下遊直管段長(zhǎng)度亦不--緻,這是(shi)由于爲保證達(da)到當前0.5級精度(du)儀表的要求。
3.2.2安(an)裝位置和流動(dòng)方向問題
傳感(gǎn)器安裝方向水(shui)平、垂直或傾斜(xié)均可,不受限制(zhi)。但測量固液兩(liǎng)相流體最好垂(chuí)直安裝，自下而(ér)上流動。這樣能(néng)避免水平安裝(zhuang)時襯裏下半部(bù)局部磨損嚴重(zhòng),低流速時固相(xiàng)沉澱等缺點。水(shuǐ)平安裝時要使(shi)電極軸線平行(háng)于地⛱️平線,不要(yao)♊處于垂直于地(dì)平線🥰,因爲處于(yu)地步的電極易(yì)被沉積物覆蓋(gai),頂部電極易被(bei)液體中偶存氣(qì)泡擦過遮住電(diàn)極表面,使輸出(chu)信号波動。
3.3強流(liu)束的幹擾
丙烯(xi)酸裝置中,有一(yī)台比較重要的(de)電磁流量計,其(qi)安裝位置如圖(tu)1所示。電磁流量(liang)計FT-1230安裝在彎曲(qu)管道的底部位(wèi)👣置，前💔後直管段(duàn)長度均符合要(yao)求。但裝置投運(yun)後,很長時間工(gōng)作不正常。從DCS趨(qu)勢圖上看出流(liú)🙇♀️量波動很大,趨(qu)勢圖雜亂，而經(jing)反複檢查,儀表(biǎo)安裝,電極及接(jie)地✔️均無問題。後(hou)又檢查工藝上(shàng)遊工業管🍓道安(an)裝的情況,主管(guǎn)道的流東♻️由三(san)股流束F1,F2,F3組㊙️成,其(qí)中F3來自一個高(gāo)位槽,和電磁流(liu)量計安裝位置(zhì)标高💋差了約20m。而(ér)D段管道長☎️約1m,H段(duan)管道長約1.5m。F3流束(shù)從高位槽💁下來(lái)後，由🔅于其巨大(da)的位能轉還成(chéng)動能,使得F3未能(neng)和F1,F2混合好而直(zhi)接穿過電磁流(liú)量計,也即有2種(zhong)不同流束的流(liu)體穿過電磁流(liu)量計。這股流束(shu)形成了對㊙️主流(liu)體的幹擾,使電(dian)磁流量計指🐆示(shi)紊亂波動。找到(dao)原因後,将電磁(ci)流量計FT-1230從A位置(zhi)移到B位✂️置,B位置(zhì)距原管道彎曲(qu)部分約2m。改進安(an)裝位置後🤩,這一(yi)難題終⭐于得到(dao)解決。
3.4容(rong)器内部局部阻(zu)力變化對流的(de)幹擾
丙烯酸裝(zhuāng)置内有一台電(dian)磁流量計，其原(yuán)安裝位置⛹🏻♀️如圖(tu)2所👣示。其前後直(zhi)管段長度及接(jie)地均符合要求(qiu)，但是開車後流(liu)🔱量示值一直跳(tiao)動,且查不出來(lai)原因📱。一個偶然(rán)的機📱會,母液罐(guàn)的攪拌器停止(zhǐ)運行後卻發現(xian)電磁流量計示(shì)值穩定了💞。經檢(jian)查發現,此攪拌(bàn)器示側壁安裝(zhuang),且位置距電磁(cí)流量計管線出(chu)口翻起的波浪(làng)改變了管道出(chū)口的阻力。電磁(cí)流量計出口到(dao)容器壁的距離(lí)D1約1.5m,由于距離太(tài)短,攪拌波浪使(shǐ)管☎️道出口的壓(yā)力波💔動,從而使(shi)電磁流量計出(chū)口流速不穩,使(shǐ)🙇🏻電磁流量計示(shi)值産生跳動。後(hòu)将電磁流🐅量計(jì)從A位置移到B位(wèi)置,距原安裝約(yuē)10m,電磁流量計才(cai)得以正常運行(hang)。
4總結
丙烯酸裝(zhuang)置中,在電磁流(liú)量計現實安裝(zhuang)中遇到了很多(duo)問題,經過不斷(duàn)地學習和對有(you)經驗師傅的請(qing)教,從而對💋電磁(cí)☁️流量計安裝的(de)有關問題有了(le)較爲深刻認識(shi)。
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