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電磁流量計

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冶煉廠詳談電磁流量計的安裝及常見故障分析

來源:深圳中金嶺南韶關冶煉廠質量控制中心作者:盧慶芳發表時間:2017-06-21 11:01:50

 摘 要:電磁流量計因其眾多優點而得到廣泛的應用。本文從電磁流量計的原理、特點和選型原則出發,總結了一些電磁流量計使用過程中較常見的故障,并進行了詳細的原因分析,為故障的排除和儀表的維護提供了理論和經驗依據。

 
前言
  電磁流量計是一種新型的流量計量儀表,已被廣泛應用于化工、醫藥、食品、管道運輸、工業生產等領域。與其他類型的流量計相比,電磁流量計有著計量性能穩定,準確可靠、無附加壓力損失、適應能力強、對被測液體的要求低、量程寬、響應快、靈敏度高、可靠性強等顯著的優點。但是隨著應用的廣泛,其在使用過程中會出現各種問題,影響正常的生產。因此,對電磁流量計使用過程中的一些較常見的故障進行總結分析,弄清其機制是十分有必要的。
 
1 電磁流量計的工作原理
  電磁流量計的基本工作原理法拉第電磁感應定律。根據該定律,當導電金屬在垂直方向上切割磁力線時,會產生感應電勢。電磁流量計中的導電介質就充當了這里的導電金屬桿,分布在上下兩端的勵磁線圈會在管道的垂直方向上感應出一個均勻恒定磁 B,當導電流體在管道中以速度 V 流過時,導電流體會對磁力線進行切割,從而生成感生電動勢 UE。如果把一對電極安裝到管道的兩側就能實現對該感生電壓的檢測,其值可表示為 UE = k BDV, 其中 D 代表管道的直徑,k是一個常數。由此可以計算出被測流體的體積流量 qv 為:
 
2 電磁流量計的安裝
  電磁流量計的正確安裝是其正常運行的前提條件,同時安裝的合理也方便了今后的使用和維護。在電磁流量計的安裝過程中,必須全面遵守其設計、試驗和供電方面的安全規定。
  (1)安裝前需確認法蘭、襯里、殼體和出線套的完整性,檢查電路板和元件是否焊牢,型號與編碼是否一致。(2)管線上的箭頭應與實際流向相符,上下游預留足夠長度的直管段,把電極完全浸入到被測流體中。傳感器應通過電極的水平位置。(3)保證安裝現場環境溫度和濕度在儀器允許的范圍內,安裝基座應避免劇烈振動和強磁場干擾,儀器不能受雨水直淋。(4)保證測量管與工藝管道同軸,配件完整,潤滑良好。與金屬管道連接可靠、接地電阻選用合理。恰當采用陰極保護,延長儀器壽命。
 
3 選型的基本原則
  電磁流量計的選型是一個復雜的過程,選型人員必須對各種型號和原理的流量計都有一個清晰的認識,才能選擇出最適合的儀器。一般來說,電磁流量計主要從五個方面來考慮:
  (1)性能要求。主要包括:確定測量需求,是測流量還是總量;對準確度、重復性、線性度、量程、壓力損失、輸出信號形式和響應時間等。此外,所選的流量計應考慮到使用環境對其工作狀態的影響。
(2)流體特性。選型時候必須考慮到液體的基本性質,例如外界的變化對液體粘度、密度、粘度、蒸汽壓力和其他參量的影響,被測液體是否具有強腐蝕性、結垢、堵塞、相變和混相等物質。(3)流量計的安裝。基于不同原理的流量計有著不同的安裝要求,這不僅影響流量計的安裝質量,更是直接影響其后續的測量精度和穩定性。因此選型過程中應充分考慮應用場合的安裝條件。(4)經濟性要求。主要包括產品單價、安裝費用、運行費用、檢測費用、維護費用和備用件費用等。
 
4 常見問題及分析
  電磁流量計的故障包括儀表本身引起的故障和外界原因引起的故障。在調試或試用階段出現的問題主要是因為安裝不良或選型不當造成的,而在正常工作期間出現的故障則多由環境變化或干擾源等因素造成的。
 
  (1)流量信號輸出微弱。主要現象:在被測液體正常流動的情況下,信號轉換器的流量信號輸出很小或者為零。原因分析:首先考慮是否為傳感器接線和安裝的問題,例如電源斷路、勵磁回路或信號回路的連接電纜接觸不良等。其次考慮外界的干擾,包括信號轉換器內的元器件失效和測量內壁有附著層,造成信號轉換器和電極之間的絕緣等。
 
  (2)輸出信號不穩定。主要現象:被測液體流速穩定、流量平穩,但儀表顯示信號輸出有時大時小。原因分析:首先,可能是電路接觸不良,或受到外界環境中的電磁干擾,造成信號轉換器工作失常。干擾源主要有電源干擾、電機電磁干擾、共模干擾等。其次,可能是傳感器中有雜散電流,電極被電離層隔開,或接地不良造成強噪聲,把信號淹沒。例如實測液體中突然出現較多顆粒性漿液,并不斷沖刷電極,生成大量隨機尖刺干擾信號,使信噪比陡降。再次,傳感器在非滿管狀態或氣泡較多的情況下也會造成輸出信號的大范圍波動。
 
  (3)零點漂移嚴重。主要現象:沒有實測液體或被測液體靜止的情況下,儀表依然有一定的輸出信號。原因分析:首先,信號地接不良是重點考慮因素。良好的接地可以避免雜散電流的影響,檢查接地電阻是否過大,是否與其它電機設備共用信號地,周邊電力設備工作是否正常。其次是可能引入了共模干擾,信號回路絕緣下降,或是電纜線路及其接線端子絕緣下降。應及時使用兆歐表檢查電纜側和傳感器側的信號回路絕緣電阻是否處于正常狀態。
 
  (4)測量值與實際值偏差較大。主要現象:被測液體流動緩慢時候,儀表輸出明顯偏大;被測液體流動迅速時候,儀表顯示明顯偏小,并且被測液體的流動速度和儀表輸出不是顯示的線性關系。原因分析:測量偏差的可能原因較多,包括、轉換器設定值錯誤、傳感器安裝位置錯誤、未滿管或液體中含有氣泡、信號電纜絕緣下降不合理、液體流動情況復雜、極間電阻變化或電極絕緣下降等等。
 
5 小結
  在電子技術的推動下,電磁流量計的性能也正在大幅度提升,測量的精度已經能夠通過各種誤差補償的運用而得以保證。但由于電磁流量計的工作環境復雜,使用過程中難免還會出現各種問題。本文總結的一些常見問題以及提出的分析結論具有很強的代表性,對于電磁流量計的維護和維修有很大的指導意義。