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电磁流量计

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E-mag电磁流量计应用中的安装调试、常见故障及处理

来源:作者:发表时间:2022-01-14 10:02:05

摘 要: 介绍了E-mag 电磁流量计工作原理、结构性能特点、安装调试、日常维护中常见故障检查分析及故障排除措施.
 
E-mag 电磁流量计是集流量检测、信号变送为一体的高稳定性、高精度流量测量仪表,在宝钢集团广东韶关钢铁有限公司( 以下简称“韶钢”) 板材厂水流量测量得到了广泛应用,其测量数据的准确性对生产过程有重要影响. 实际应用中,诸多因素会直接影响到仪表性能,而不能达到用户的期望值. 在安装、调试和维护的整个过程中,需要尽量保证仪表正常运行的基本条件,使仪表运行在良好的工作状态.
 
1 E-mag 电磁流量计系统工作原理
1. 1 E-mag 电磁流量计的原理
电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势. 如图 1 所示,导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动,与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势,电动势的方向按“弗来明右手规则”,其值如下式
E = κBD珚V ( 1)
式中 E———感应电动势,即流量信号,V;
κ———系数; B———磁感应强度,T; D———测量管内径,m; 珔V———平均流速,m / s.
电磁流量计测量原理
设液体的体积流量为qv( m3 s) ,qv = πD2珚V/4. 则 E = ( 4κB /πD) qν = Kqν ( 2) 式中 K 为仪表常数,K = 4 κB /πD.
测量管
E-mag 电磁流量计由流量传感器和转换器两大部分组成. 如图 2 所示,测量管上下装有激磁线圈,通激磁电流后产生磁场穿过测量管,一对电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到转换器. 激磁电流则由转换器提供.
 
1. 2 流量测量系统原理
E-mag 型电磁流量计采用 4 线制 220V 交流供电和( 4 - 20) mA 直流信号输出. 整套流量检测系统的原理图如图 3 所示.
流量检测系统原理
如图 1 所示,板材厂流量检测系统的流量传感器安装在现场,用以检测流量,采用屏蔽线进行信号传输,减少电磁干扰. 信号隔离器、PLC、上位机均在配电房和操作室,可在最大限度上减少现场恶劣环境对系统的干扰,提高系统的稳定性,提高数据的准确度. 信号隔离器接受电磁流量计变送输出的 4 -20 mA 标准信号,进行光电隔离后输入 PLC,再把数据传送到上位机上,供操作人员使用.
 
2 E-mag 型电磁流量计的安装调试
 
2. 1 E-mag 型电磁流量计的安装要求
1) 流量计测量管内必需充满流体介质( 即不允许有空管或不满管现象) . 
2) 流量计的电极轴线应近似水平. 
3) 流量计( 从电极轴线起测量) 的入口上游直管段最少为 5D 长,出口的下游直管段为 2D 长. 
4) 被测流体流动方向应与流量计的流向标志所指方向一致. 
5) 为了安装、维护和保养的方便,应在管道法兰附近确保有足够的操作与维护空间. 
6) 当管道直径与流量计通径不一致时,可以在流量计两端安装渐扩管或渐缩管,其圆锥角应小于15.
7) 电磁流量计安装场所应避免有强磁场及强震动源. 在流量计的两边管道上应有固定支座. 
 
8) 分体安装的流量计转换器应安装在通风、干燥场所,应避免雨水淋浇、积水受淹. 以防仪表的电气元件受潮,造成绝缘性能下降及损坏. 
 
2. 2 接地要求
为了使电磁流量计稳定可靠地工作,保证其测量精度不受外界电磁场的干扰,流量计有良好的单独接地. 若连接流量计的管道内涂有绝缘层或是非金属管道,流量计应加装接地( 液) 环【1】. 
 
2. 3 调试要求
1) 所有厂家的电磁流量计出厂前已经过精确调整、实流标定,可以不进行任何调整即可投入运行. ( 新安装需核对流量计的参数与工艺参数是否相符) . 
2) 打开流量计上游阀门,使被测介质充满流量计的测量管. 
3) 接通电源,流量计( 或转换器) 输出为 4 mA.
4) 打开并调节流量计下游阀门,流量计( 或转换器) 电流输出应有相应变化. 
5) 即可投入使用.
 
3 E-mag 型电磁流量计的日常维护
1) 每天至少一次巡检,及时向工艺操作人员了解设备运行情况,且注意观察流量计端的法兰接口有无滞漏现象,如有应及时加以处理. 
2) 流量计 ( 或转换器) 安装在环境较差( 如灰尖、及氧化铁皮较多) 的地方时,应定期( 一个星期)清扫一次积灰,以防由此而引起电源短路故障. 
3) 在生产期间,对流量计的管道流量控制阀门进行一次关→闭作业,看一下流量显示有无变化,以检验一下流量计是否正常工作. 
4 ) 当流量计用于测量含较多易吸附杂质的流体时,为保证其测量精度,至少二年一次对变送器的内管道进行积垢清除. 
5) 当流量计在日常生产中,发现所检测的流量不准,且经检查( 包括电器检查) 后仍不能排除故障时,应及时换下,送厂家检修.
 
4 E-mag 型电磁流量计常见故障分析及故障排除
4. 1 无流量信号输出检查和采取措施
 
4. 1. 1 故障原因
1) 电源方面故障. 
2) 连接电缆( 激磁回路,信号回路) 故障. 
3) 液体流动状况方面故障. 
4) 传感器零部件损坏故障. 
5) 转换器元器件损坏故障.
 
4. 1. 2 故障检查和采取措施
1) 查电源方面故障.
首先查主电源和激磁电流熔丝,若接入符合规定电流值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,或置换整个电源线路板. 
2) 查连接电缆系统方面故障.
分别检查连接激磁系统和信号系统的电缆是否通,连接是否正确. 
3) 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. 若传感器安装在 a、e 位置和虚线管排放 b 位置,应将其改装到 c,d 位置,见图 4.
电磁流量计传感器安装位置
4) 查传感器完好性. 主要检查各接线端子和激磁线圈完好性. 激磁线圈及其系统出现的故障常有: 
a) 线圈断开; 
b) 线圈或其端子绝缘下降. 二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方便地使用万用电表和兆欧表检查. 
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替代法试排除故障. 
 
4. 2 输出晃动故障原因、检查和采取措施
4. 2. 1 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.
2) 管道未充满液体或液体中含有气泡.
3) 外界杂散电流等电、磁干扰.
 
4. 2. 2 故障检查和采取措施
1) 流动本身的波动.
若流动本身波动,仪表输出晃动则是如实反映波动状况. 检查方法可在使用现场向操作人员和流程工艺人员询问或巡视有否波动源. 电磁流量计上游管道中有否阻流件产生旋涡. 在有脉动流动源的管线上,要减缓其对流量仪表测量的影响,通常采取流量传感器远离脉动源,利用管流流阻衰减脉动; 或在管线适当位置装上称作被动式滤波器的气室缓冲
器,吸收脉动. 
 
2) 管道未充满液体或液体中含有气泡
本类故障主要是管网工程设计不良使传感器的测量管未充满液体或传感器安装不妥所致. 传感器下游无背压或背压不足,如装在位置 e,液流经下游很短一段管段即排人大气,若阀门 2 全开,传感器测量管内有可能未充满液体. 有时候流体的流量较大能充满则仪表运行正常,流量减小就有可能液体充不满而使仪表失常. 液体中含有气体,输出信号晃动更大. 而液体中含有微小气泡,在流动过程中会逐渐在高点或死角积聚,遮盖电极而造成输出晃动. 
 
3) 外界电磁干扰.
电磁流量计由于流量信号小易受外界干扰影响,干扰源主要有管道杂散电流、静电、电磁波和磁场. 管道杂散电流主要靠电磁流量计良好接地保护,通常接地电阻要小于 10 Ω,不要和其他电机和电器共用接地. 
 
4. 3 零点不稳定检查和采取措施
4. 3. 1 故障原因
1) 管道未充满液体或液体中含有气泡. 
2) 主观上认为管系液体无流动而实际上存在微小流动; 其实不是电磁流量计故障,而是如实反映流动状况的误解. 
3) 传感器按地不完善受杂散电流等外界干扰. 
4) 液体方面( 如液体电导率均匀性,电极污染等问题) 的原因. 
5) 信号回路绝缘下降.
 
4. 3. 2 故障检查和采取措施
1) 管道未充满液体或液体中含有气泡.
可参阅管道未充满液体或液体小有含有气泡的内容.
2) 管道有微量流动.
本类故障主要是管线的截止阀密闭性差,电磁流量计所检测到的微小泄漏量,误解为零点变动或零点不稳定. 
3) 接地不完善受外界干扰影响和接地电位变动影响.
管道杂散电流等外界干扰影响主要靠电磁流量计良好的接地保护,通常要求接地电阻小于 10 Ω,不要和其他电机电器共用接地. 
 
4) 检查液体物性.
液体电导率变化或不均匀,在静止时会使零点变动,流动时使输出晃动.液体若含有杂质,或杂质沉积测量管内壁,或在测量管内壁结垢,或电极被油脂等污秽等等,均有可能出现零点变动. 措施是清除污秽和沉积垢层; 若零位变动大也可尝试重新调零.
 
 5) 检查信号线路绝缘.
信号回路绝缘下降会形成零点不稳. 信号回路绝缘下降的主要原因是电极部位绝缘下降所引起的,但也不能排除信号电缆及其接线端子绝缘下降或破坏. 因为有时候现场环境十分严酷,且仪表盖、导线连接处密封不慎,弥漫着潮气酸雾或粉粒尘埃侵入仪表接线盒或电缆保护层,使绝缘下降. 信号回路绝缘电阻检查分别按电缆侧和流量传感器侧两部分进行,用兆欧表测试. 分两次进行. 
a) 充满液体测量电极表面液体接触电阻 流量传感器信号线,用万用表分测量每电极与接地点间的电阻,两电极对地电阻值之间应在 10!~ 20!. 
b) 空管测量电极绝缘 放空测量管,用干布揩于内表面,待完全干燥后,用 H500 VDC 兆欧表测量各电极与地间的电阻值,阻值必须在 100M Ω 以上. 
 
4. 4 流量测量值与实际值不符的检查和采取措施
 
4. 4. 1 故障原因
1) 转换器设定值不正确. 
2) 传感器安装位置不妥,未满管或液体中含有气泡.
3) 未处理好信号电缆或使用过程中电缆绝缘下降.
4) 传感器上游流动状况不符合要求.
5) 传感器极间电阻变化或电极绝缘下降.
 
 
4. 4. 2 故障检查和采取措施
1) 复核转换器设定值和检查零点、满度值.
首先检查相配套传感器和转换器的编号是否对号. 当代大部分电磁流量计在制造厂实流校准后在传感器名牌( 或随表附《使用说明书》) 标明校准的仪表常数,并在所配套的转换器内设定好. 因此新安装仪表调试前首先要复核仪表常数,传感器编号和转换器编号是否配对. 因为这类失配的事件时有发生,还需复核口径、量程和计量单位等设定值. 
 
2) 查管道液状况和是否含有气泡.
本类故障主要是管网工程设计不良或相关设备不完善所引起的,可参阅管道未充满液体或液体含有少许气泡的内容. 
 
3) 检查信号电缆系统;
查连接电缆匹配是否适当? 连接是否正确? 绝缘是否下降?
 
通常人们检查电磁流量计测量流量不符的故障原因,往往忽视连接传感器和转换器之间的电缆系统,经常遇到以下事例: a) 将所附整根电缆割断后重新连接,使用一阶段后连接处吸入潮气,绝缘下降; b) 信号线末端未处理好,内屏蔽层、外屏蔽层和信号芯相互间有短接,或与外壳短接; c) 不用规定型号( 或所附) 的电缆; d) 电缆长度超过受液体电导率制约的长度上限; e) 液体电导率较低而传感器和转换器相距较远, 
 
4) 调查传感器上游流动状况.
传感器上游流动状况常因受安装空间限制,偏离规定要求,如接近产生扰流的阻流件而无足够长度的直管段,这些会引入影响测量准确的因素. 特别是接近传感器上游设置调节阀或未全开的闸阀,能圆满解决的很好办法是改动传感器的安装位置; 在上游直管段长度不足的情况下,调整安装位置. 
 
5) 检测电极与液体间接触电阻和电极绝缘;
电极与液体接触电阻值主要取决于接触面积和液体电导率.
 
充满电导率为 150 × 10 - 6 s /cm 的生活和工业用水时,电极与液体接触电阻约为 15 kΩ. 电极绝缘电阻应大于 100 MΩ.
 
5 结 语
熟悉掌握 E-mag 型电磁流量计的安装调试,日常维护保养,故障检查,分析各种故障并及时处理,是计量设施正常运行的有力保证.