(1)管内液体未充满由于背压不足或流量传感器安装位置不良,致使其测量管内液体未能充满,故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水管管道中呈分层流或波状流,故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符;若流动是气泡流或塞状流,故障现象除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动;若水平管道分层流动中流通截面积气相部分增大,即液体未满管程度增大,也会出现输出晃动,若液体未满管情况较严重,以致液面在电极以下,则会出现输出超满度现象。
实例1某厂有一台电磁流量计测量水流量,运行人员反映关闭阀门后流量为零时,输出反而达到满度值。现场检查发现传感器下游仅有一段短管,水直接排入大气,截止阀却装在传感器上游,阀门关闭后传感器测量管内水全部排空。将阀门改装到位置2,故障便迎刃而解。这类故障原因在制造厂售后服务事例中是经常碰到的,当属工程设计之误。
(2)液体中含有固相液体中含有粉状、颗粒或纤维等固体,可能产生的故障有;①浆液噪声;②电极表面玷污;③导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里;④衬里被磨损或被沉积物覆盖,流通截面积缩小。
实例2导电沉积层短路效应。电磁流量传感器测量管绝缘衬里若沉积导电物质,流量信号将被短路而使仪表失效。由于导电物质是逐渐沉积,本类故障通常不会出现在调试期,而要运行一段时期后才显露出来。
某柴油机厂工具车间电解切削工艺试验装置上,仪表测量和控制饱和食盐电解液流量以获取切削效率。起初该仪表运行正常,间断使用2个月后,感到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,虽非多见故障,然而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,就应分析有此类故障的可能性。
(3)有可能结晶的液体,电磁流量计应慎用有些易结晶化工物料在温度正常的情况下能正常测量,由于输送流体的导管都有良好的伴热保温,在保温工作时不会结晶,但是电磁流量传感器的测量管难以实施伴热保温,因此,流体流过测量管时易因降温而引起内壁结上一层固体。由于改用其他原理的流量计测量也同样存在结晶问题,所以在无其他更好方法的情况下,可选用测量管长度非常短的一种环形电磁流量传感器,并将流量计的上游管道伴热保温予以强化。在管道连接方法上,考虑流量传感器拆装方便,在一旦结晶时能方便地拆下维护。
实例3因液体结晶引起电磁流量计无法正常工作的例子并不少见。例如,某冶炼厂安装一批电磁流量计测量溶液流量,因电磁流量传感器的测量管难以实施伴热保温,数星期后内壁和电极上就结了一层结晶物,导致信号源内阻变得很大,仪表示值失常。因这批电磁流量计口径较大,频繁拆洗不堪忍受,所以后还是改用明渠流量计。
(4)电极和接地环材质选择不当引发的问题因材质与被测介质不匹配而引发故障的电磁流量计与介质接触的零部件有电极与接地环,匹配失当除耐腐蚀问题外,只要是电极表面效应。表面效应应有:①化学反应(表面形成鈍话膜等);②电化学和极化现象(产生电势);③触媒作用(电极表面生成气雾等)。接地环也有这些效应,但影响程度要小一些。
实例4某化工(冶炼)厂用20余台哈氏合金B电极电磁流量计测量浓度较高的盐酸溶液,出现输出信号不稳的晃动现象。现场检查确认仪表正常,也排除了会产生输出晃动的其他干扰原因。但是在多处其他用户用哈氏合金B电极仪表测量盐酸时运行良好。在分析故障原因是否由盐酸浓度差别上引起时,应当时尚无盐酸浓度对电极表面效应影响方面的经验,尚不能作出判断。为此仪表制造厂和使用单位一起利用化工厂现场条件,做改变盐酸浓度的实流试验。盐酸浓度逐渐增加,低浓度时仪表输出稳定,当浓度增加到15%~20%时,仪表输出开始晃动起来。浓度到25%时,输出晃动量高达20%。改用钽电极电磁流量计后运行正常。
(5)液体电导率超过允许范围引发的问题液体导电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出的低值,而实际条件不可能都很理想,于是就多次遇到低度蒸馏水或去离子水,其导电率接近电磁流量计规范规定的下限值5,使用时却出现输出晃动。通常认为能稳定测量的导电率下限值要高1~2个数量级。
液体电导率可查阅有关手册,缺少现成数据则可取样用电导率仪测定。但有时候也有从管线上取样去实验室测定认为可用,而实际电磁流量计不能工作的情况。这是由于测电导率时的液体与管线内液体已有差别,譬如液体已吸收了大气中的CO2或NO,生成碳酸或硝酸,电导率增大。
对于含有颗粒或纤维液体产生的噪声浆液,采取提高激励频率的方法能有效地改善输出晃动。表9.4所示是频率可调的电磁流量计,测量浓度3.5%瓦楞纸板浆液,在现场以不同激励频率测量所显示瞬时流量晃动量。当频率较低,为50/32Hz时,晃动高达10.7%;频率提高到50/2Hz,晃动降低至1.9%,效果十分明显。
超声波流量检测技术是近年来迅速发展起来的新技术,它利用超声波在流体中传播所载的流体流速信息来测量流体流量。与传统的涡街、电磁等流量计相比,超声波流量计具有非接触、无压损、精度高、造价低、结构简单、测量范围宽等特点。尤其是超声波流量计体积小、造价与口径无关,它解决了工业测量中大口径测量设备制造、运输困难和造价高的突出问题,使它特别适合临时管道、大口径管道的流量测量,在工业供水系统中得到了广泛应用。常见的故障有以下五种,分别来分析下。
一、读数不稳定变化剧烈
原因分析:安装超声波流量传感器的管道振动大或存在改变流态装置(如流量计安装在调节阀、泵、缩流孔的下流)。
解决方法:将流量传感器改装在远离振动源的地方或移至改变流态装置的上游。
二、读数不准确,误差大
原因分析:
1、超声波流量计传感器装在水平管道的顶部和底部的沉淀物干扰超声波信号。解决方法:将传感器装在管道两侧。
2、超声波流量计传感器装在水流向下的管道上,管内未充满流体。解决方法:将传感器装在充满流体的管段上。
3、存在使流态强列烈波动的装置如:文氏管、孔板、涡街流量计、涡轮流量计或部分关闭的阀门,正好在传感器发射和接收的范围内,使读数不准确。解决方法:将传感器装在远离上述装置的地方,传感器上游距上述装置30D,下游距上述装置10D或移至上述装置的上游。
4、超声波流量计输入管径与管道内径不匹配。
解决方法:修改管径,使之匹配。
三、传感器是好的,但流速偏低或没有流速
原因分析:
1、由于管道外的油漆、铁锈未清除干净。解决方法:重新清除管道,安装传感器。
2、管道面凹凸不平或超声波流量计安装在焊接缝处。解决方法:将管道磨平或远离焊缝处。
3、管道圆度不好,内表面不光滑,有管衬式结垢。若管材为铸铁管,则有可能出现此情况。解决方法:选择钢管等内表面光滑管道材质或衬的地方。
4、被测介质为纯净物或固体悬浮物过低。解决方法:选用适合的其它类型仪表。
5、传感器安装纤维玻璃的管道上。解决方法:将玻璃纤维除去。
6、传感器安装在套管上,则会削弱超声波信号。解决方法:将传感器移到无套管的管段部位上。
7、传感器与管道耦合不好,耦合面有缝隙或气泡。
解决方法:重新安装耦合剂。
四、当控制阀门部分关闭或降低流量时读数反会增加
原因分析:传感器装的过于靠近控制阀下游,当部分关闭阀门时流量计测量的实际是控制阀门缩径流速提高的流速,因口径缩小而流速增加。
解决方法:将传感器远离控制阀门,传感器上游距控制阀30D或将传感器移至控制阀上游距控制阀5D。
五、工作正常,但不测量流量了
原因分析:
1、被测介质发生变化。解决方法:改变测量方式。
2、被测介质由于温度过高产生气化。解决方法:降温
3、被测介质温度超过传感器的极限温度。解决方法:降温
4、传感器下面的耦合剂老化或消耗了。解决方法:重新涂耦合剂
5、由于出现高频干扰使仪表超过自身滤波值。解决方法:远离干扰源
6、计算机内数据丢失。解决方法:重新输入各项正确的参数
7、计算机死机。
解决方法:重新启动计算机
涡街流量计的故障分析
随着现代工业生产的发展,企业对能源的要求越来越重视。工艺过程控制、生产成本核算、能源计量考核等对流量测量越来越依赖,因此准确测量介质的流量在工业能源节能方面越来越重要。综合吸收了发达国家先进技术和经验,具有电路先进、功耗微低、量程比宽、结构简单、阻力损失小、坚固耐用、用途广、使用寿命长、工作稳定、便于安装调试、维护量小等特点,能够较好地解决能源的计量问题。 1、涡街流量计的工作原理 在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门涡街,如图1所示。 旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f,被测介质来流的平均速度为V,旋涡发生体迎面宽度为d,表体通径为D,根据卡门涡街原理,有如下关系: f=StV/d 由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。 2、涡街流量计的特点 涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点: (1)压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。 (2)无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小,结构简单而牢固,长期运行十分可靠。 (3)安装简单,维修十分方便。 (4)检测传感器不直接接触介质,性能稳定,寿命长。 (5)输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高,并方便和计算机联网。 (6)测量范围宽,量程比可达1:10;压力损失较小,运行费用低,更具节能意义。 3、涡街流量计常见故障分析 (1)故障一。 故障现象:新安装或检修好的涡街流量计在现场安装好后,显示仪表无指示。 原因分析:管道内无流量或流量很小,传感器内无漩涡产生;传感器检测灵敏度过低;探头与管道内壁之间有杂物卡住。 (2)故障二。 故障现象:管道内无流体流动,而显示仪表有流量显示。 原因分析:仪表接地不良引入外部干扰;传感器灵敏度太高。 (3)故障三。 故障现象:流量显示仪表摆动。 原因分析:放大器灵敏度调的不合适;流量计安装不正确,使通过仪表的介质产生振动。 (4)故障四。 故障现象:二次表指示偏低且迟缓。 原因分析:可能是污物堵在了探头与内壁之间,但未堵死。 (5)故障五。 故障现象:一通电仪表就指示某一刻度,且不管怎么调灵敏度电位器都不管用。原因分析:一般可能是一次表内部某元件损坏。 4、涡街流量计在使用过程中存在的故障分析 故障现象:指示长期不准,始终无指示,指示大范围的波动无法读数,指示不回零,小流量时无指示,仪表系数无法确定。 原因分析: (1)选型方面的问题。涡街流量计在口径选型和设计选型之后,由于工艺条件变动,出现规格选择偏大的现象。在实际选型中应选择尽可能小的口径,以提高测量精度。选型不当可能造成指示长期不准,指示波动大无法读数。 (2)安装方面的问题。传感器前后面的直管段长度不够,也会造成指示长期不准。 (3)二次仪表的问题。常见的二次仪表问题有电路板有短线之处、量程设定个别位显示坏、K系数设定有个别位置显示坏,使得无法确定量程设定及其他参数的设定,造成仪表指示不准。 (4)回路线路接线问题。接头没接好,造成回路中断,使仪表始终无指示。 (5)二次仪表与后续仪表的连接问题。后续仪表的问题,或者后续仪表检修导致二次仪表输出的电流信号开路,造成二次仪表始终无指示。 (6)使用环境的问题。安装在井中的传感器,由于湿度大,线路板潮湿,也可能造成仪表指示不准或始终无指示故障。处理的方法是定期清理涡街流量计探头、检查接地和屏蔽情况,定期烘干或做防潮处理。