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电磁流量计故障分析及案例 流量计维修保养

时间:2020-06-01    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

    由电磁流量计的工作原理可知,能选用电磁流量计测量流量的流体必须是导电的,严格的说,除了高温流体之外,只是电导率大于20us/cm的任何流体都能选用相应的电磁流量计来测量流量,因为非导电的气体、蒸汽、油类、丙酮等物质不能选用电磁流量计来测量流量。

电磁流量计在运行中会由于各种故障的发生会造成测量不准的现象,一般在运行中电磁流量计产生的故障大概可分为两类。一类为流量计本身故障,元器件损坏引发的故障;一类为外界条件的改变引起的故障,例如安装的不合理造成流动畸变,沉积和结垢等。
1、介质中含有气泡出现测量故障
介质从外界吸入气体或者介质中溶解气体转变成游离状气泡是液体中产生泡状气体的两种途径。如果介质中存在较大的气泡,当气泡通过电极时整个电极就被遮盖,使流量信号输人回路瞬时开路,从而输出信号就会出现波动。判断造成这种波动原因的可以这样做,将磁场的回路电流断开,断开后如果流量计还有显示并且还处于波动状态,证明介质中存在气泡会造成电磁流量计波动。用指针式万用表测量电磁流量计电极电阻,会发现电磁流量计电极的回路电阻要高于正常时的电阻值。
若是由于电磁流量计安装位置所的造成空气进入被测介质,如果由于在管系高点安装电磁流量计而贮留气体,或由于外界吸入空气引起的流量计波动,则需要更换电磁流量计安装位置改装在管线zui低点安装,或者采用U型管安装。但是有些情况由于电磁流量计口径较大或者安装的位置不易改变,可以采取在流量计上游安装集气包和排气阀来解决这种情况。
2、电磁流量计电极被腐蚀
由于在醋酸生产的过程中会接触到一些强腐蚀性的介质,所以当电磁流量计的电极材料选择不当时,介质会腐蚀流量计的电极,zui终导致传感器失效。因此会出现流量计输出波动。只有当电极被腐蚀后出现流量计故障我们才能发现电极材料不耐腐蚀,这种材料本身性能问题使用之前是无法辨别的。因此只有更换新的电极来解决此种故障。所以电极腐蚀故障判断处理都属于事后维护处理的方法。 
3、介质非满管
在日常生产中偶尔会有非满管现象。这种现象可以看做是液体中含有气泡的典型情况。当电极水平面低于介质液面时,流量计前后采用直管段比较理想,测量数据比较稳定。但是管内上半部的气体体积也被算成介质流量,因此这种情况下得测量误差较大;当电极水平面高于介质液面时,电磁流量计的测量回路处于开路状态,所测量的数据严重失真。处理这种介质非满管所产生的故障可有如下办法:尽量在自下而上流动的垂直管道上安装电磁流量计;实际生产中需要电磁流量计水平安装,这种情况下应该安装在管道的zui低端,并将且电磁流量计的电极轴线于地平线平行,(不然沉积物会覆盖处于低位的电极);为了避免测量管内产生负压,应该将流量计的传感器安装在泵的下游、控制阀的上游;流量计传感器的安装口应有一定的背压,并且应远离直接排放口。
但是,zui重要的还是电磁流量计在安装时禁止出现介质非满管的情况。 
4、待测液体性质导致测量故障
如果被测介质电导率降低,电极的输出阻抗会增大,这时转换器输入的阻抗就会引起负载效应,流量计就会产生测量误差。如果电磁流量计出现这个故障则只有选用满足要求的低电导率电磁流量计,或者选用孔板流量计等其它原理的流量计。
5、流量计的电极结垢或电极短路造成的测量故障
当被测液体中含有金属时,流量计的电极容易发生短路现象,这时流量计的测量值明显偏小或趋于零。在日常生产运行中这种现象不是经常发生的。当测量高粘度介质时,由于介质易附着和沉淀在管壁,若被测液体电导率低于附着的介质电导率时,电极的信号电势就会被沉淀分流从而不能正常工作,出现电极短路现象;如果沉淀的介质是非导电层,会造成电极开路流量计也不能正常工作。若氧化铁锈层附着于衬里管壁,或者主要成分是金属的沉淀物,其电导率大于液体电导率,实际流量值会高于流量计测得的流量值;若沉淀物是碳酸钙等水垢层,则被测液体的电导率高于沉淀物的电导率,结果测得的流量值会小于实际的流量。
为了防止流体中的沉淀物影响流量计的工作,流量计的电极选用不易附着突出的尖形或半球形,并且可以更换式或者清垢电极等。选用电极可定期手动刮除传感器外的尘垢。或者也可以将测量电路暂时断开,通以短时间的低压大电流在电极间,焚烧清除油脂类沉淀物。也可采用提高液体流速的办法来清扫管壁的附着层。
6、待测介质的非对称流动
在正常生产的情况下,管道内流体的流速是轴对称分布,磁场均匀。而实际管道中流体的非轴对称流速分布经常出现,此时,流体流向可分成沿管道轴线的直线流,待测液体的体积流量就是它对管道横截面的积分;另一种则是旋涡流。由于旋涡流的出现对传感器的输出产生影响,流量计就会产生误差。为了消除旋涡流对流量计传感器的影响;流量计的上游应该有足够长的直管段,才能使流体的流速按同心圆分布;流量计附近的管道内径应与流量计内径相同,这样才会使流速分布均匀;不然可用安装流量调节器来部分补偿上游直管段的不足。
7、外部电磁的干扰
在生产现场存在着管道杂散电流、静电、电磁波和磁场等干扰源。电磁流量计的流量信号很小,非常容易被外界电磁干扰,而影响了电磁流量计的正常工作。所谓的电场干扰是指,流量计测量管内的电势平衡被噪声破坏后出现输出信号波动异常。
为了减少外部磁场对流量计的干扰,我们要在远离强磁场源的位置安装电磁流量计传感器。另外采取增强屏蔽措施来防止强电场的干扰等。也可以将电磁流量传感器与管道的连接处做绝缘处理。 
8、流量计衬里变形导致测量波动
流量计的衬里一般都采用氟塑料,这样流量计的衬里非常容易发生变形,出现计量故障的现象。衬里发生变形的主要原因有两种:一氟塑料衬里渗透进蒸汽发生热扩散现象,通常衬里材料、厚度、内外的温差以及流体和蒸汽的类型、管道压力等诸多因素决定了渗透的程度;二是取决于氟塑料衬里材料的本身的工艺结构,一般采用聚四氟乙烯作为氟塑料衬里材料,聚四氟乙烯材料无粘结力仅靠压贴与管壁结合,所以负压管道不采用此种材质。
为了防止衬里变形,我们一般采取以下措施:增加法兰和线圈盒之间的隔热厚度,降低流体温差减小热扩散,使衬里内外温差zui大程度上得到改善,这样就可以降低渗透率减缓测量管壁内蒸汽的凝聚;此外,将聚四氟乙烯衬里厚度加厚或者更换另外形式的衬里。 
9、其他原因引起的故障
1)雷电打击。电磁流量计在受到雷击后容易在线路中感应出高电压和电流,损坏流量剂。
2)环境条件变化。一旦流量计的工作环境条件变化,运行期间出现新的干扰源,仪表的正常工作就会被干扰,流量计的输出信号就会出现波动。

 案例  电磁流量传感器与连接管道绝缘,可消除大杂散电流影响[2]

浙江省某自来水公司安装两台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。

误区一:电磁流量计励磁报警和系统报警是电磁流量计坏了?
系统报警:SYS——系统励磁报警,也作励磁报警
其实励磁报警和系统报警是一回事,有时候也叫做系统励磁报警,属于智能电磁流量计智能检测出来的励磁信号的报警,当客户遇到这样的情况,多数是因为管道振动过大,或者在使用过程中接线盒子进水受潮导致励磁线圈开路所致。
电磁流量计系统报警解决办法:
解决办法也很简单,用户可以拿万用表检测励磁线路的通断来判断,具体端子为EXT+和EXT—这两个端子,测量是否有阻值,通过判断阻值大小来确定励磁线路断开的原因。具体判断标准:励磁线圈阻值不会超过200Ω。还有一种情况属于电池供电型电磁流量计,它的励磁报警是在检测励磁线圈的阻值,虽然会出现励磁报警,但是不会影响测量结果,用户可以通过设置励磁方式解决此类现象。
误区二:电磁流量计空管报警是电磁流量计出现故障?
空管报警:FGP——流体空管报警
智能电磁流量计一般都具有空管检测功能,且无需附加电极。当用户在选择空管报警时,当管道中的流体低于测量电极时,智能电磁流量计就能检测出一个空管状态,在检测出空管状态的时候,仪表的模拟输出、数字输出信号都为0,同时仪表流量显示也是0。
电磁流量计空管报警的意义在于,客户可以实时的知道测量管道内介质的流动状态,甚至空管满管状态,尤其适用于那些不透明的管段,对于用户来判断管道内的流体为方便快捷,体现了智能流量计的人性化和智能化设计。所以说,电磁流量计空管报警并不是电磁流量计出现故障,而是如实地反映测量管道内的流体情况。当然用户可以根据需要选择禁止此项设置。
误区三:电磁流量计流量上限报警和流量下限报警是电磁流量计超量程了?
FQH——流量上限报警
FQL——流量下限报警
流量上、下限报警是按照流量计的量程百分比来计算的,该参数是反映用户在特定流量范围是否超出设定范围的具体体现,并不能说明电磁流量计超出了测量量程,只能算是电磁流量计设置的量程的百分比,这里强调设置是因为电磁流量计的量程是可以设置的,有时候是为了提高电磁流量计输出信号的分辨率,所以对于电磁流量计的上、下限报警,可以根据测量实际需要进行设置即可,如果觉得没有必要,也可以选择关闭,主要用于客户特定流量的一个提示。具体解决办法如下:
上、下限报警提示出输出电流和输出频率或脉冲都超限。将流量量程改大和改小后,撤销上、下限报警。

 

    一般有条件的(真正贯彻ISO9001质量管理体系)企业大致检查方式为:(1)、1/3只作在线检查;(2)、1/3卸下管线做接液部位清扫后检查;(3)、1/3离线作流量校准。具体操作方法:

    操作方式1

    企业可对电磁流量计每年做一次全面检查。检查内容为:外观检查,转换器特性试验,测量值校准,测量各部电压,测量绝缘电阻,确认电路等。仪表检查调整时因零点漂移,调整零点显得十分重要(“在线调零”必须使被测介质停止流动,实际不易办到)。

    因此,在线检查往往省略包含有传感器运作的检查,而仅实施转换器的校准,以便将在线检查结果和历史数据比较确定仪表是继续使用、修补还是更新,对传感器则按所测励磁线圈绝缘电阻劣化程度决定更新与否。

    操作方式2

    通过在线检查验证电磁流量计有无异常现象。对不能停止介质流动的管线分别检查流量传感器和转换器,用模拟信号器和其他通用仪表测试转换器具有较高的校准精确度(这取决于模拟信号器精确度),传感器检查则以测试电极接液电阻,检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻和铜电阻,以及检查转换器输出的励磁电流,核对磁场强度等间接方法。

    对能停止介质流动条件的管线,可从预设在传感器附近入孔进入,检查电级和衬里污秽/沉积状况并清洗。

    检查内容

    检查电磁流量计,除零点检查外,还将流量传感器、转换器和连接电缆分开进行。

    1、整机零点检查

    整机零点检查的技术要求是:

    流量传感器测量管充满液体且无流动,这在许多企业现场不具备条件而放弃整机的零点检查和调整,但可转而对转换器作单独的零点检查和调整。

    从技术上讲,这必须在传感器检查完毕后且保证传感器励磁回路和信号回路的绝缘电阻正常(均包含电缆)的前提下才有实际意义,否则整机就不能正常运行。

    通常转换器单独零点为负值,数值也很小;如果其绝对值大于满量程的5%就需要先做检查,待确认原因后再作调整。

    通常情况下电磁流量计整机的零点和转换器单独的零点差异值小于1%。大于5%的零点差异值有许多情况是用户在管道阀门关闭不良情况下进行不正确调零操作所致。

 

    2、连接电缆检查

    该项检查内容是检查信号线与励磁线各芯导通和绝缘电阻,检查各屏蔽层接地是否完好。

    3、转换器检查

    该项检查内容是用通用仪表以及流量计型号相匹配的模拟信号器代替传感器提供流量信号进行调零和校准。

    校准包括零点检查和调整、设定值检查、励磁电流测量、电流/频率输出检查等。需要注意的是:检查项目要与上一次检查值(或出厂值)进行比较,分析其是否有变化或变化是否符合原计量要求。

    4、流量传感器检查

    该项检查内容是:通过对励磁线圈的检查和检查转换器所测得的励磁电流以间接评价磁场强度是否变化;测量电极接液电阻以评估电极表面受污秽和衬里附着层状况;检查各部位绝缘电阻以判断零件劣化程度以评估是否会引入干扰。

    对能停止介质流动条件的管线则可观察和测量电极和衬里附着层厚度,以估算清洗附着层前后因流动面积变化引入的流量值变化。

    (1)测量励磁线圈铜电阻

    用高精确度数字万用表或惠斯登电桥测量线圈电阻,必要时作温度系数修正后与仪表档案值比较。确认线圈是否导通良好和无匝间短路现象。

    (2)检查励磁线圈绝缘电阻

    励磁线圈及其接线端子受潮后励磁回路对地绝缘下降,很可能把励磁信号引入流量信号传输电路,使电极加上一个较大的绝缘电阻和信号电阻对励磁电压的分压,形成较大的共模干扰信号。

    当这一干扰信号超过转换器前置放大器的抑止能力,就会使转换器零点漂移。

    绝缘电阻下降不十分严重时,这一现象在仪表运行时还不易察觉。除IP68无接线端子盒外,实践中由于疏忽,接线端子盒未密封进入潮气,端子绝缘电阻下降到5~6MΩ以下时易造成故障。吹干端子,通常故障就可消除。

    (3)检查电极接液电阻

    流量传感器的电极接液电阻应在新装仪表调试好后立即测量,并记录在案。以后每维护一次测量一次,分析比较这些数据有助于判断仪表故障原因。

    电极与液体接触电阻值取决于接触表面的被测液体电导率。不同介质所测电阻值有明显区别。

    电极接液电阻可用指针式万用表在测量管充满液体时分别测量每个电极端子与地间的电阻。经验表明分别测量两电极的接触电阻值之差应小于10%~20%,否则表明有故障。

    测出的电极接液电阻与原测量值比较若有差异,原因为:

    a、两电极绝缘性附着层覆盖不一致或某一电极信号回路绝缘电阻下降;b、电阻值增加则是电极表面被绝缘层覆盖;c、电阻值减少则是电极附近衬里表面附着导电沉积层或电极装配(如绝缘套圈)绝缘下降。有时虽未形成故障,但应作为故障前兆而采取相应措施。

    (4)测量电极/液体间极化电压

    测量此电压将有助于判断电极是否被污秽或覆盖,由此可能形成零点不稳或输出晃动的故障。

    (5)检查信号电路绝缘和励磁电路/信号电路之间绝缘

    该项检查目的是评估是否因绝缘下降而引入干扰。检查信号电路时,信号线要临时与电极脱开。引起绝缘下降原因有接线盒未密封进入潮气、防护型传感器的电缆割断再接续时未做好防潮处理等。

    (6)检查电极绝缘电阻和衬里状况

    该项检查对小口径仪表要从管线卸下,对大口径仪表则可放空积液后从入孔进入管道观察:擦干衬里内表面用兆欧表分别测试两电极对地绝缘电阻;若衬里有附着层则须清除并按积层厚度确定清洗周期;若附着层不厚且电导率与液体相同则可忽略不计面积变化附加误差;若附着层电导率小于液体将产生正向附加误差,反之则产生负向附加误差。

    电极绝缘电阻一般要求大于100MΩ,绝缘下降多因电极、衬套等受外界浸水受潮所致(用热吹风排除潮气即可);若绝缘破坏(如腐蚀液从密封处侵入)则须调换传感器或返回厂家修理。



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