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　　電磁流量計(jì)作為當(dāng)前流程工業(yè)廣泛使用的流量計(jì),在運(yùn)行中的故障判別方法受到了國(guó)內(nèi)外使用者的關(guān)注。德國(guó)化工測(cè)量與調(diào)節(jié)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)NAMUR曾在電磁流量計(jì)使用者和制造者中間作過電磁流量計(jì)在應(yīng)用過程中主要故障及其成因的統(tǒng)計(jì),就調(diào)查結(jié)果匯總了8種典型故障,并按故障發(fā)生而影響電磁流量計(jì)使用的重要程度撰寫VDI-NAMUR-WIB2650導(dǎo)則,其中的第3部分2..2節(jié)為電磁流量計(jì)的故障在線診斷要求(如表1所列),包含了實(shí)際應(yīng)用中的大多數(shù)故障類型。作者根據(jù)多年實(shí)踐,對(duì)電磁流量計(jì)的這些常見故障的成因、檢測(cè)判別方法以及對(duì)故障的處理方式作簡(jiǎn)要闡述,僅供廣大讀者參考。表1..電磁流量計(jì)的故障在線診斷要求優(yōu)先程度典型的故障1液體中含有氣泡2電極腐蝕2電導(dǎo)率過低3襯里變形3電極結(jié)垢4外部磁場(chǎng)或電場(chǎng)4電極短路(金屬顆粒)。　　
　　1液體中含有氣泡的現(xiàn)象
　　
　　液體中含有氣泡的現(xiàn)象導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)或測(cè)量值波動(dòng)(輸出波動(dòng))。成因:液體中泡狀氣體的形成有從外界吸入和液體中溶解氣體(空氣)轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡兩種途徑。若液體中含有較大氣泡,則因擦過電極時(shí)能遮蓋整個(gè)電極,使流量信號(hào)輸入回路瞬間開路,導(dǎo)致輸出信號(hào)出現(xiàn)晃動(dòng)。判別方法:zui簡(jiǎn)單的判別方法是當(dāng)遇到晃動(dòng)時(shí),切斷磁場(chǎng)的勵(lì)磁回路電流,如果此時(shí)儀表依然有顯示且不穩(wěn)定時(shí),說明大多是由于泡影響造成。如果此時(shí)以指針式萬(wàn)用表測(cè)量電極電阻,可測(cè)量到電極的回路電阻要比正常時(shí)高,但該測(cè)試需要靠專業(yè)人員*積累的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。圖1更換安裝位置解決方法:對(duì)于被測(cè)介質(zhì)中含有空氣的情況,如果判斷是由安裝位置引起的,如因電磁流量計(jì)裝在管系高點(diǎn)而潴留氣體或外界吸入空氣造成流量計(jì)晃動(dòng)的話,更換安裝位置是zui*的解決方法,如圖1所示,在管線zui低點(diǎn)或采用U型管安裝。但很多應(yīng)用情況是口徑較大或者安裝的位置不易改換,建議在流量計(jì)上游安裝集氣包和排氣閥,如圖2所示。一臺(tái)DN2200口徑的電磁流量計(jì),因氣泡造成顯示的晃動(dòng)約可達(dá)20~50%,在安裝了排氣裝置后,測(cè)量即恢復(fù)正常。安裝有排氣裝置的智能電磁流量計(jì)。
　　
　　2非滿管
　　
　　非滿管現(xiàn)象可以看作液體中含有氣泡的一種情況。成因:液體未充滿管道可分為液面高度高于測(cè)量電極水平面或低于水平面兩種情況。當(dāng)管內(nèi)液面高于電極水平面時(shí),若管系的前后直管段比較理想時(shí),電磁流量計(jì)的測(cè)量大多能夠穩(wěn)定,但流量計(jì)所計(jì)量的液體體積包含了管內(nèi)的氣體體積,故這種測(cè)量存在著很大的測(cè)量誤差。當(dāng)管內(nèi)液面高度低于電極表面時(shí),此時(shí)電極在空氣中,測(cè)量回路實(shí)際處于開路狀態(tài)。電磁流量計(jì)的測(cè)量值和輸出處于一種隨機(jī)的狀態(tài),不停地晃動(dòng)或是滿度。非滿管的情況多出現(xiàn)在靠流體自流或流量計(jì)后無(wú)任何背壓的直接排放口,例如在污水行業(yè)經(jīng)常遇到。判別方法:可采用前述氣泡判別的方法,此時(shí)以指針式萬(wàn)用表測(cè)量電極電阻,可發(fā)現(xiàn)電極的回路電阻明顯變高,若以水對(duì)比,國(guó)產(chǎn)MF30萬(wàn)用表以1K的量程測(cè)量,所測(cè)得的阻值不會(huì)大于100k,大于此值,可判定電極回路異常,在排除電纜開路的前提下,判定空管是可信的。如果條件允許的話,還可觀察流量計(jì)后端液體排放口(如圖3所示),當(dāng)排放出的液體明顯不充滿即可判斷電磁流量計(jì)安裝為非滿管。腐蝕后的電極解決方法:在流量計(jì)安裝時(shí)盡量避免出現(xiàn)非滿管的情況。如前面提及的在管線zui低端安裝或有意將流量計(jì)安裝在U型管道。另外,現(xiàn)在市場(chǎng)上已有能夠在非滿管情況下測(cè)量的智能電磁流量計(jì)。
　　
　　3電極腐蝕
　　
　　現(xiàn)象:在排除氣泡的因素后有因電極腐蝕而造成測(cè)量值晃動(dòng)的情況,且都以傳感器失效而告終。成因:由于電極材料的選擇不當(dāng)造成電極為被測(cè)液體所腐蝕,從而導(dǎo)致流量計(jì)輸出晃動(dòng)。圖5IFC300噪聲采樣圖判別方法:由于電極材料不耐腐蝕所造成的故障只有在電極被腐蝕后才會(huì)表現(xiàn)出來,之前通常無(wú)法判別。電極一旦被腐蝕后,所造成的結(jié)果如圖4示(右邊圖6..IFC300噪聲放大計(jì)算方法為完好的電極,左邊是腐蝕后的電極)。對(duì)此的解決方法,只有更換新的電極。傳統(tǒng)的電極腐蝕故障診斷處理都屬于事后維護(hù)處理的方法。當(dāng)前市場(chǎng)上的電磁流量計(jì)從因電極腐蝕形成的電極噪聲入手,對(duì)電極腐蝕形成的噪聲進(jìn)行分析處理,從而給出量化的腐蝕判斷依據(jù)。如OPTIFLUX的IFC300電磁流量計(jì)可經(jīng)過噪聲量化處理軟件對(duì)流量測(cè)量信號(hào)中夾雜的噪聲信號(hào)進(jìn)行分離處理,當(dāng)噪聲信號(hào)超過預(yù)設(shè)值時(shí)即報(bào)警(如圖5和圖6所示)。
　　4電極結(jié)垢及電極短路
　　
　　現(xiàn)象:電極短路的判別比較簡(jiǎn)單,若被測(cè)介質(zhì)中含有金屬物質(zhì)時(shí),電極短路較易診斷,此時(shí)測(cè)量值明顯偏小或趨于零。但這種現(xiàn)象在日常運(yùn)行中并不多見。因電磁流量計(jì)經(jīng)常應(yīng)用于原水和污水等計(jì)量環(huán)境,電極結(jié)垢的發(fā)生幾率較高。當(dāng)電極結(jié)垢時(shí),表現(xiàn)為信號(hào)逐漸減小,直至絕緣而使得信號(hào)回路開路,此時(shí)流量信號(hào)被隔絕。成因:當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的粘度較高時(shí),易在管壁附著和沉淀,若附著的介質(zhì)是比被測(cè)液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì),則信號(hào)電勢(shì)被分流而不能工作,即電極短路,若是非導(dǎo)電層,就是我們?nèi)粘Ｋf的電極結(jié)垢,則使電極開路而不能工作。判別方法:令附著層的附加示值誤差為..E,則..E=21+..w..f+1-..w..f1-2td-1式中:t為附著層厚度;d為測(cè)量管內(nèi)徑;..w、..f分別為附著層、液體電導(dǎo)率。若附著于襯里管壁異物層為氧化鐵銹層,或以金屬為主要成份的染料,其電導(dǎo)率大于液體電導(dǎo)率,測(cè)得的流量值將比實(shí)際流量值低;若為碳酸鈣等水垢層,其電導(dǎo)率低于液體,測(cè)得的流量值將低于實(shí)際流量。若附著層電導(dǎo)率與液體相同,按式計(jì)算附加誤差為零,但此只局限于附著層厚度小的條件,譬如2t/d要小于10%,因?yàn)橄嗤髁坑懈街鴮訒r(shí)流通截面積減小,但平均流速增加,相互間可抵消,也只能說附加誤差可忽略。解決方法:建議選用不易附著的尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刀刮式清垢電極等。刀刮式電極可在傳感器外定期手動(dòng)刮除沉垢。也有暫時(shí)斷開測(cè)量電路,在電極間通以短時(shí)間的低壓大電流,焚燒清除油脂類附著層。易產(chǎn)生附著層的場(chǎng)合采用提高流速以達(dá)到自清掃管壁的目的是一個(gè)比較有效的方法,當(dāng)然采用易清洗的管道連接是一個(gè)比較*的方法。
　　
　　5電導(dǎo)率過低
　　
　　現(xiàn)象:電導(dǎo)率低于閾值(下限值)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差直至不能穩(wěn)定工作,使用時(shí)出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象,電導(dǎo)率超過閾值即使再變化時(shí),此時(shí)測(cè)量的示值誤差幾乎恒定。通常儀表制造廠規(guī)范中規(guī)定的下限值是指在較理想的條件下可測(cè)量的zui低值,而實(shí)際使用條件不可能都很理想。例如當(dāng)電磁流量計(jì)規(guī)范中規(guī)定的下限值為5..S/cm,實(shí)際使用時(shí)即出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。圖7..接液電阻測(cè)量圖8.熱擴(kuò)散現(xiàn)象判別方法:液體電導(dǎo)率可查閱附錄或有關(guān)手冊(cè),若缺少現(xiàn)成數(shù)據(jù)時(shí),則可用電導(dǎo)率儀取樣測(cè)定。但有時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)并不配備電導(dǎo)率儀,因此,zui簡(jiǎn)單的方法可以用萬(wàn)用表測(cè)出液體的接液電阻,再用同樣的方法測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)普通自來水的接液電阻,比較兩者的測(cè)試結(jié)果,若介質(zhì)的接液電阻比自來水大一個(gè)數(shù)量級(jí),此時(shí)介質(zhì)的電導(dǎo)率約為30~50..S/cm(自來水一般為30~50..S/cm)。由于接液電阻和電導(dǎo)率是反比關(guān)系,所以直接以所測(cè)得的接液電阻的大小進(jìn)行判別也可以。下式即是一接液電阻的經(jīng)驗(yàn)公式R=1..d式中:為液體電導(dǎo)率,d為電極直徑。如當(dāng)液體電導(dǎo)率為5-10-6..S/cm,電極直徑1cm時(shí),接液電阻R計(jì)算得200k..。所以任何接液電阻值大于該值的液體都可認(rèn)為液體電導(dǎo)率過低不適合使用常規(guī)的電磁流量計(jì)。解決方法:電導(dǎo)率過低超出了儀表所容許的測(cè)量范圍,此時(shí)*的解決方法是選用其它能滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)(如電容式電磁流量計(jì))或者是其它原理的流量計(jì)。
　　
　　6襯里變形
　　
　　現(xiàn)象:測(cè)量不準(zhǔn)確或傳感器損壞。成因:襯里變形,大多發(fā)生在氟塑料的襯里,造成這種現(xiàn)象的原因有兩種:一是蒸氣滲透引起氟塑料襯里的熱擴(kuò)散現(xiàn)象(如圖8所示),所謂熱擴(kuò)散是當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)(氣體或蒸氣)流過氟塑料襯里時(shí)所發(fā)生的自然的物理現(xiàn)象,通常滲透的程度主要取決于襯里材料、液體和蒸氣的類型、襯里的厚度(當(dāng)襯里的厚度增加時(shí)滲透程度則相應(yīng)減小)、襯里內(nèi)外的溫差(當(dāng)襯里內(nèi)外溫差很大時(shí)滲透則加劇)和管道壓力等多個(gè)因素。二是氟塑料襯里特別是聚四氟(PTFE)襯里本身的工藝結(jié)構(gòu),因?yàn)榫鬯姆c管壁間僅靠壓貼,無(wú)粘結(jié)力,故不能用于負(fù)壓管道。如圖9所示為在高溫應(yīng)用場(chǎng)合管道瞬時(shí)形成負(fù)壓后的襯里變形。隔熱絕緣措施判別方法:襯里變形在現(xiàn)場(chǎng)一般無(wú)法判別,現(xiàn)用的判斷方法是,在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)覺流量誤差較大時(shí),即將傳感器從工藝管道上拆下后以肉眼觀察,但此時(shí)襯里的故障往往已經(jīng)形成。解決方法:隔熱絕緣的方法如圖所示,法蘭和線圈盒間增加隔熱措施,減小溫差、減小熱擴(kuò)散,這將在很大程度上改善襯里內(nèi)外溫差情況,從而降低滲透率和蒸汽在測(cè)量管壁內(nèi)的凝聚;加厚聚四氟(PTFE)襯里厚度;提供其它形式的襯里,如PFA和陶瓷襯里。
　　
　　7外部強(qiáng)電磁場(chǎng)
　　
　　現(xiàn)象:電磁流量計(jì)信號(hào)失真,輸出信號(hào)表現(xiàn)為非線性或信號(hào)晃動(dòng)。成因:由于流量信號(hào)小易受外界影響,而源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)等。電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)制造應(yīng)符合電磁兼容性要求,在規(guī)定輻射電磁場(chǎng)環(huán)境下能正常工作。但現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,強(qiáng)磁場(chǎng)(如在電解廠和較大的電融爐附近)會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)回路飽和及外部磁場(chǎng)進(jìn)入電磁流量計(jì)的磁場(chǎng)回路并形成雜散磁場(chǎng)而影響輸出的線性度。電場(chǎng)則是由于噪聲破壞測(cè)量管內(nèi)的電勢(shì)平衡造成輸出信號(hào)波動(dòng)異常。判別方法:當(dāng)輸出信號(hào)表現(xiàn)為非線性時(shí),可通過的模擬信號(hào)儀來判斷,如電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的輸出為線性,可判別為外界的磁場(chǎng)影響,反之也有可能是電磁流量計(jì)本身的電器故障。對(duì)電場(chǎng),可在先不加激磁電流時(shí)用示波器測(cè)量?jī)蓸O間的電勢(shì),其值應(yīng)為零,如測(cè)得有交流電勢(shì),則可判別為漏電流等電場(chǎng)。解決方法:防止磁場(chǎng),通常只有將電磁流量傳感器的安裝位置遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)源。強(qiáng)電場(chǎng)的防止,可采取增強(qiáng)屏蔽等措施。如仍無(wú)效,則可將電磁流量傳感器與連接管道絕緣,如圖11所示。圖11中,V1和V2為接地線(由制造廠提供);PE為功能接地線,用戶自備;D1、D2、D3為密封墊片;E為接地環(huán);Y為接線盒或信號(hào)轉(zhuǎn)換器;L為連接導(dǎo)線,其截面積..4mm2;I為所有連接部分外部絕緣;F、PF為法蘭。這一措施也適用于有陰極保護(hù)電流或雜散電流的管道,作為試排除管道電流影響的方法，傳感器與連接管道的絕緣連接圖
　　
　　8電纜的故障
　　
　　現(xiàn)象:反映電磁流量計(jì)在運(yùn)行一段時(shí)間后(一般不是新裝用表),出現(xiàn)工作異常,具體表現(xiàn)為測(cè)量值變大或變小,或者是不停地波動(dòng),且經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查已排除管道不滿管、介質(zhì)含氣等上述現(xiàn)象的可能性。成因:這類問題的產(chǎn)生與用戶的安裝、維護(hù)不當(dāng)有關(guān)。由于管道絕大多數(shù)是埋敷在地下,傳感器具有IP68防護(hù)結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換器安裝在儀表箱或室內(nèi),兩者通過電纜連接。由于地面沉陷等現(xiàn)場(chǎng)情況的變化,傳感器和轉(zhuǎn)換器的相對(duì)安裝位置有了變動(dòng),或者是因故而移動(dòng)了儀表的安裝位置而引起電纜的短缺,施工單位或是用戶簡(jiǎn)單地用電纜予以續(xù)接加長(zhǎng)(如圖12所示),并未*做好電纜接頭處的防潮(防水)等處理,且接頭處常用絞接的方法連接。使用日久,如果恰逢該接頭處于一個(gè)潮濕的環(huán)境,如儀表井、電纜溝等,潮氣侵入電纜接頭,可能造成以下一些故障:12信號(hào)線對(duì)地絕緣下降,引起信號(hào)衰減,zui終是測(cè)量結(jié)果偏小。信號(hào)電纜連接處接觸電阻變大,使測(cè)量值變小,若該接觸電阻不穩(wěn)定,則測(cè)量值無(wú)法穩(wěn)定,且易引入。勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣下降,造成測(cè)量結(jié)果偏小，勵(lì)磁回路電纜連接處接觸電阻變大,使轉(zhuǎn)換器的勵(lì)磁回路處于非恒流工作區(qū)域,勵(lì)磁電流下降,同樣造成測(cè)量結(jié)果偏小。若該接觸電阻不穩(wěn)定,則測(cè)量值出現(xiàn)波動(dòng)。信號(hào)線、勵(lì)磁線對(duì)地絕緣性能下降,使得測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)大于正常的數(shù)據(jù)。如這種不穩(wěn)定,對(duì)儀表的影響也變化不定,繼而出現(xiàn)波動(dòng)。信號(hào)電纜、勵(lì)磁電纜兩個(gè)連接頭相靠較近,就會(huì)產(chǎn)生耦合作用。通常能使實(shí)際運(yùn)行結(jié)果增大幾成,此時(shí)儀表的零點(diǎn)變化就是由引起的。