电磁流量计是应用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。
电磁流量计的主要优点如下:
1)电磁流量计的传感器结构简单,测量管内没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失,是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一
2)可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件,与被测流体接触的只是测量管内衬和电极,其材料可根据被测流体的性质来选择。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬,可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质;采用耐磨橡胶做内衬,就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。
3)电磁流量计是一种体积流量测量仪表,在测量过程中,它不受被测介质的温度、粘度、密度以电导率(在一定范围)的影响。因此,电磁流量计只需经水标定后,就可心用来测量其它导电性液体的流量。
4)电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比,而与对称分布下的流动状态(层流或湍流)无关。所以电磁流量计的量程范围极宽,其测量范围度可达100:1,有的甚至达1000:1的可运行流量范围。
5)电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。
6)工业用电磁流量计的口径范围极宽,从几个毫米一直到几米,而且国内已有口径达3m的实流校验设备,为电磁流量计的应用和发展奠定了基础。
电磁流量计目前仍然存在的主要不足如下:
1)不能用来测量气体、蒸汽以及含有大量气体的液体。
2)不能用来测量电导率很低的液体介质,如对石油制品或有机溶剂等介质,目前电磁流量计还无能为力。
3)普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制,不能用于测量高温介质;如未经特殊处理,也不能用于低温介质的测量,以防止测量管外结露(结霜)破坏绝缘。
4)电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。
1、电磁流量计测量规模度大,通常为20:1~50:1,可选流量规模宽。满度值液体流速可在0.5~10m/s内选定。有些型号仪表可在现场依据须要扩张和减少流量(例如设有4位数电位器设定仪表常数)不用取下作离线实流标定。
2、电磁流量计的口径规模比其余种类流量仪表宽,从几毫米到3m。可测正反双向流量,也可测脉动流量,只有脉动频率低于激磁频率很多。仪表输入实质上是线性的。易于抉择与流体接触件的材料种类,可运用于侵蚀性流体。
3、电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的润滑直管,因不易阻塞实用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体,如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。
4、电磁流量计不发生因检测流量所造成的压力丧失,仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力,节能后果明显,关于请求低阻力丧失的大管径供水管道较为适宜。
5、电磁流量计无机械惯性,反应灵敏,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量。
6、电磁流量计是由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的,是管道载面上的平均值,因此传感器所需的直管段较短,长度为5倍的管道直径。
7、电磁流量计是测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命极长。
8、电磁流量计的传感器结构简单,测量管内没有可动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件。所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失,是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。
9、电磁流量计所测得的体积流量,实践上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(只有在某阈值以上)变更明显的影响。与其余大局部流量仪表相比,前置直管段请求较低。
10、可测量赃污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件,与被测流体接触的只是测量管内衬和电极,其材料可根据被测流体的性质来选择。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬,可测量各种酸、碱、盐等腐蚀性介质;采用耐磨橡胶做内衬,就特别适合于测量带有固体颗粒的、磨损较大的矿浆、水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。
安装环境引起电磁流量计故障的原因解析
环境类
源自环境方面引起的电磁流量计故障主要有以下几种。
1.强磁场
因安装时一般都注意到要远离强磁场。
2.强电磁波
电磁流量计应符合电磁兼容性要求,在规定辐射电磁场环境下正常工作,不会在该环境下造成仪表性能下降或工作不正常。
案例1:装用多台电磁流量计,其中一台输出大幅度波动。现场检查仪表安装符合要求,流量传感器和转换器相距50m,用置于铁导管内的屏蔽电缆相连接,仪表本身亦正常。但测得共模干扰信号高达1.7V。先采取将流量传感器电气绝缘的措施,共模信号降低0.6V,但输出波动无明显改善。
再次与用户分析现象环境条件,得悉在流量计非常邻近的地方有强无线电发射台。为证实故障原因是否来自该干扰源,临时将转换器移至流量传感器相距3m的地方,复测共模干扰信号小于0.1mV,虽然还感到偏大,但仪表运行已趋于正常。故障原因是即使多层屏蔽信号线,电磁波还是被引入到仪表。
本实例揭示当分离型电磁流量计在现场有较大共模干扰时,作故障原因分析时就应考虑强无线电波是否成为干扰源的可能性。本实例属调试期罕见故障。
3.管道杂散电流
电磁流量计妥善接地后,可以避免管道绝大部分杂散电流的影响。有时候按规定以粗电线跨接流量传感器并完善接地,却还会受杂散电流影响,尚需采取其他措施。
案例2:
用DN80mm电磁流量检测碱液矿浆,流量传感器两端装接地环,并用导线跨接和妥善接地,然而仪表还是不能正常工作,直到向外推移2m再置两接地点,才隔离了杂散电流影响。
仪表投入正常运行一段时期后,又出现输出信号晃动现象,排除了流动波动的可能性,仪表本身完好,初步判断为仪表运行异常。观察数天发现,中午午餐休息期和晚班运行正常,而日班却出现输出晃动。据此线索追踪溯源,找到故障源头是离电磁流量传感器距离较远的同一管系上进行电焊所致。
案例3:电磁流量传感器与连接管道绝缘,可消除大杂散电流影响。
安装两台DN900MT900型电磁流量计,一台运行正常,另一台在1~2h周期内出现有高达50%FS波动。用户认为两台仪表使用条件相仿,故障是由仪表方面原因引起的。勘查现场周围环境,上下游紧接流量传感器的是两段长0.5m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可能性。
转换器与传感器相距约10m。有一数百千伏安的三相变压器装在附近,分别离转换器和传感器约2m和8m。
分析故障原因有以下两种可能:
(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。不加励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1V的波形畸变交流电势。初步判断即使良好接地,仪表还会受到管道杂散电流干扰影响。
采取将电磁流量传感器连同两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。仪表投入运行,输出显示即呈稳定正常,也排除了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60mA AC,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。
4.地电位变化
地电位变化会影响流量测量,例如其他设备接地线上产生电压降,可使电磁流量计地电位变化,若形成较大共模干扰时,可会影响测量。
5.潮气浸入
电磁流量计应用于给排水工业常将流量传感器在低于地平线的仪表井中,因而时常会浸在未及时排放的雨水中,甚至长期浸泡在水中。即使是外壳保护等级为IP67(尘密短时浸水级)或IP68(尘密连续浸水级),也会因接线端子盒盖密封垫圈或电缆引入密封套圈未压紧密封,漏装套圈,或套圈与电缆外径未匹配,经常发生这类事故。
地面安装的流量传感器端子盒盖等密封垫圈未密封好,也会受汽温变化的呼吸作用吸入潮气,凝结成水。端子盒电缆引入装置漏装密封圈或未紧压密封,电缆表面冷凝水等亦极易进入端子盒。这类实例亦屡见不鲜。在施工过程中有意无意割断电缆后重新再接,用胶带包封。这一隐患在运行初期不会形成故障,但包封日久老化,连接处吸入潮气,电缆绝缘就会降低。
水和潮气浸入端子盒,降低了绝缘强度和绝缘电阻,严重时流量信号回路将无流量信号输出,励磁线圈回路将形成零点偏移或不稳。必要时可在密封连接处采取硅胶等浇灌密封措施。
非气密型结构的励磁线圈保护外壳,因呼吸作用吸入潮气,若液温低于室温极易在测量管外壁结露,低于0℃则会结霜,会使流量信号回路短路而失效。
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