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电磁流量计

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电磁流量计常见故障及解决方法

来源:作者:发表时间:2017-07-11 09:50:44

 电磁流量计运行中产生故障的第一类为仪表本身故障,即仪表结构件或元器件损坏引起的故障;另一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。重点讨论应用方面和第二类外界原因的故障。

 
2.1 液体中含有气泡
    液体中泡状气休的形成有从外界吸入和液体中溶解气体(空气)转变成游离状气泡2 种途径。若液体中含有较大气泡, 则因经过电极时能遮盖整个电极,使流量信号输人回路瞬时开路,导致输出信号出现晃动。
    最简单的判别方法是当遇到晃动时。切断磁场的励磁回路电流, 如果此时仪表依然有显示且不稳定,说明大多是由于气泡影响造成。如果此时以指针式万用表测量电极电阻, 可测量到电极的回路电阻要比正常时高。对于被测介质中含有空气的情况,如果判断是由安装位置引起的, 如因电磁流量计装在管系高点而贮留气体或外界吸入空气造成流量计晃动,变换安装位置是最快解决方法.在管线最低点或采用U 型管安装。但很多应用情况是口径较大或者安装的位置不易改换。
    建议在流量上游安装集气包和排气阀,1 台DN2200 口径的电磁流量计,因气泡造成显示的晃动可达20%~50%,在安装了排气装置后,测量即恢复正常。
 
2.2 非满管
    非满管现象可以看作液体中含有气泡的一种极端情况。液体未充满管道可分为液面高度高于测量电极水平面或低于水平面2 种情况。当管内液面高于电极水平面时,若管系的前后直管段比较理想时,电磁流量计的测量大多能够稳定, 但流量计所计量的液体体积包含了管内的气体体积, 故这种测量存在着很大的测量误差。当管内液面高度低于电极表面时,此时,电极裸露在空气中,测量回路实际处于开路状态。
    电磁流量计的测量值和输出处于一种随机的状态,不停地晃动或是满度。非满管的情况多出现在靠流体自流或流量计后无任何背压的直接排放口,例如在污水行业经常遇到。可采用前述气泡判别的方法进行判别, 此时以指针式万用表测量电极电阻, 可发现电极的回路电阻明显变高, 若以水对比,用万用表以1 kΩ 的量程测量,所测得的阻值不会大于100 kΩ,大于此值,可绝对判定电极回路异常,在排除电缆开路的前提下,判定空管是可信的。如果条件允许,还可观察流量计后端液体排放口,当排放出的液体明显不充满即可判断电磁流量计安装为非满管。在流量计安装时尽量避免出现非满管的情况。如前面提及的在管线最低端安装或有意将流量计安装在U 型管道。另外,现在市场上已有能够在非满管情况下测量的智能电磁流量计。
 
2.3 电极腐蚀
    在排除气泡的因素后有因电极腐蚀而造成测量值晃动的情况,且都导致传感器失效。其成因是由于电极材料的选择不当造成电极为被测液体所腐蚀,从而导致流量计输出晃动。由于电极材料不耐腐蚀所造成的故障只有在电极被腐蚀后才会表现出来,所以以前通常无法判别。电极一旦被腐蚀后,当前市场上最新的电磁流量计从因电极腐蚀形成的电极噪声入手,对电极腐蚀形成的噪声进行分析处理,从而给出量化的腐蚀判断依据。如科隆OPTIFLUX 的IFC300 电磁流量计可经过噪声量化处理软件对流量测量信号中夹杂的噪声信号进行分离处理, 当噪声信号超过预设值时,即报警。
 
2.4 电极结垢及电极短路
        电极短路的判别比较简单, 若被测介质中含有金属物质时,电极短路较易诊断,此时测量值明显偏小或趋于零,但这种现象在日常运行中并不多见。因污水电磁流量计经常应用于原水和污水等计量环境,电极结垢的发生几率较高。当电极结垢时,表现为信号逐渐减小,直至绝缘而使得信号回路开路,此时流量信号被隔绝。当被测介质的黏度较大时,易在管壁附着和沉淀, 若附着的介质是比被测液体电导率高的导电物质,则信号电势被分流而不能工作,即电极短路。若是非导电层,即通常所称的电极结垢,则使电极开路而不能工作。若附着于衬里管壁异物层为氧化铁锈层,或以金属为主要成分的染料,其电导率大于液体电导率,测得的流量值将比实际流量值低;若为碳酸钙等水垢层,其电导率低于液体,测得的流量值将低于实际流量。
       建议选用不易附着的尖形或半球形突出电极、可更换式电极、刮刀式清垢电极等。刮刀式电极可在传感器外定期手动刮除尘垢。也有暂时断开测量电路,在电极间,通以短时间的低压大电流,焚烧清除油脂类附着层。在易产生附着层的场合,采用提高流速以达到自清扫管壁的目的,是一个比较有效的方法。当然,采用易清洗的管道连接是一个比较彻底的方法。例如,某柴油机厂工具车间电解切削工艺试验装置上,用DN80 mm 仪表测量和控制饱和食盐电解液流量以获取最佳切削效率。起初,该仪表运行正常,间断使用2 个月后,流量显示值越来越小,直到流量信号接近为零。现场检查,发现绝缘层表面沉积薄薄一层黄锈,擦拭清洁后,仪表运行正常。黄锈层是电解液中大量氧化铁沉积所致。
    本实例属运行期故障, 若黑色金属管道锈蚀严重,沉积锈层,也会有此短路效应。凡是开始运行正常,随着时间推移,流量显示越来越小,就应分析有类故障的可能性。
 
2.5 电导率过低
        液体电导率若接近下限值也有可能出现晃动现象。因为制造厂仪表规范规定的下限值是在各种使用条件较好状态下可测量的最低值, 而实际条件不可能都很理想。亿利公司就多次遇到在测量低度蒸溜水或去离子水时, 具电导率接近电磁流量计规范规定的下限值5 μS/cm,使用时却出现输出晃动。通常认为, 能稳定测量的电导率下限值要高一二个数量级。接液电阻测量热扩散现象判别方法: 液体电导率可查阅附录或有关手册,若缺少现成数据时,则可用电导率仪取样测定。但有时候现场并不配备电导率仪,因此,最简单的方法可以用万用表测出液体的接液电阻, 再用同样的方法测试现场普通自来水的接液电阻,比较二者的测试结果,若介质的接液电阻比自来水大一个数量级, 此时介质的电导率约为30~ 50 μS/cm( 自来水一般为30~50 μS/cm) 。由于接液电阻和电导率是反比关系,直接以所测得的接
液电阻值进行判别也可以。下式即是接液电阻的经验公式:R=1/μd 式中:μ 为液体电导率,d 为电极
直径。如当液体电导率为5×10-6 μS/cm,电极直径为1 cm 时,计算得接液电阻200 kΩ。所以,任何接液电阻值大于该值的液体都可认为液体电导率过低不适合使用常规的电磁流量计。解决方法是:电导率过低超出了仪表所容许的测量范围,此时唯一的解决方法是选用其他能满足要求的低电导率电磁流量计(如电容式电磁流量计) 或者是其他原理的流量计。
 
2.6 衬里变形
         衬里变形在现场一般无法判别, 现用的判别方法是,在实际应用过程中发觉流量误差较大时,即将传感器从工艺管道上拆下后以肉眼观察传感器的损球情况,但此时衬里的故障往往已经形成。成因: 衬里变形,大多发生在氟塑料衬里发生此时现象较多,见图3。造成这种现象的原因有2 种,一是蒸气渗透引起氟塑料衬里的热扩散, 所谓热扩散是当管道内介质( 气体或蒸汽) 流过氟塑料衬里时所发生的自然的物理现象,通常渗透的程度主要取决于衬里材料、液体和蒸汽的类型、衬里的厚度( 当衬里的厚度增加时,渗透程度则相应减小) 、衬里内外的温差(当衬里内外温差很大时, 渗透则加剧) 和管道压力等多个因素; 二是氟塑料衬里特别是聚四氟乙烯(PTFE) 衬里本身的工艺结构,因为聚四氟乙烯与管壁间仅靠压贴,无粘结力,故不能用于负压管道。解决方法是:在法兰和线圈盒间增加隔热措施,减小温差及热扩散, 这将在很大程度上改善衬里内外温差情况,从而降低渗透率和蒸汽在测量管壁内的凝聚;加厚聚四氟乙烯(PTFE) 衬里厚度或提供其他形式的衬里,如PFA 和陶瓷衬里。
 
 
2.7、外部强电磁场干扰
外部强电流磁场干扰使电磁流量计信号失真,输出信号表现为非线性或信号晃动。其成因是,由于流量信号小,易受外界干扰影响,而干扰源主要有管道杂散电流、静电、电磁波和磁场等。电磁流量计的设计制造应符合电磁兼容性要求, 在规定辐射电磁场环境下能正常工作。但现场应用表明,强磁场( 如在电解厂和较大的电融炉附近) 干扰会导致磁场回路饱和及外部磁场进入电磁流量计的磁场回路并形
成杂散磁场而影响输出的线性度。
    电场干扰则是由于噪声破坏测量管内的电势平衡, 造成输出信号波动异常。判别方法是,当输出信号表现为非线性时,可通过专用的模拟信号仪来判断, 如电磁流量计转换器的输出为线性,可判别为外界的磁场干扰影响,反之,也有可能是电磁流量计本身的电器故障。对电场干扰,可在先不加激磁电流时,用示波器测量两极间的电势,其值应为零,如测得有交流电势,则可判别为漏电流等电场干扰。解决方法是, 防止磁场干扰,通常只有将电磁流量传感器的安装位置远离强磁场源。防止强电场干扰, 可采取增强屏蔽等措施。如仍无效,则可将电磁流量传感器与连接管道绝缘。
 
    例如,电磁流量传感器与连接管道绝缘,消除大杂散电流影响,浙江省某自来水公司安装2台DN900SCLDE型电磁流量计,一台运行正常,另一台在一二个小时周期内,出现有高达50%FS 波动。用户认为2 台仪表使用条件相仿, 故障是由仪表方面原因引起的。勘察现场周围环境,上下游紧接流量传感器的足两段长0.5 m, 有良好接地的无衬里短钢管,然后,连接到有水泥衬里的钢管。接地等电气连接均符合要求, 同时, 排除了管网流动脉动的可能性。转换器与传感器相距约10 m。有一个数百kVA的三相变压器装在附近, 分别离转换器和传感器约2 m 和8 m。分析故障原因有以下2 种可能:(1)大功率变压器产生的磁场干扰;(2)管道上杂散电流干扰。要证明是否是变压器磁场干扰影响, 因要关闭变压器,涉及面广,安排为第二步检查。首先,检查是否是管道杂散电流干扰。不加激磁电流,用示波器测量两极间电势,其值应为零。然而实际测得峰值Vpp 高达1 V 的波形畸变交流电势。初步判定即使良好接地,仪表还是受到管道杂散电流干扰影响。采取将电磁流量传感器连同二段短钢管与管网管道电气绝缘,使流量传感器与液体同电位的措施后,仪表投入运行,输出显示即呈稳定正常,也排除厂电力变压器磁场干扰对流量测量的影响。同时,测得干扰电流有60 mAAC,电流方向来自流量传感器上游。这一措施也适用于有阴极保护电流的管道, 作为试排除管道电流干扰影响的方法。