電磁流量計的應用及常見故障分析

電磁流量計的使用及常見故障分析
  摘.. 要: 闡述了電磁流量計的組成及工作原理, 具體分析了電磁流量計在使用過程中常見的故障現象及原因, 并提出了相應的措施。
  關鍵詞: 電磁流量計; 傳感器; 轉換器; 故障
  0 .. 引言
  在供水系統中, 不論是從管理工序為目的, 還是從經濟利益為出發點, 對各個工藝過程的流量檢測是一個重要的測量手段。因此, 流量儀表必須具備及時穩定、準確可靠的特性, 鑒于此, 我們常使用電磁流量計來進行水量測量。
  1 .. 電磁流量計的組成
   電磁流量計由電磁流量傳感器和電磁流量轉換器組成, 并連接顯示、記錄、積算、調節儀表或計算機網絡, 構成流量的測量系統。圖1 .. 電磁流量計的組成電磁流量傳感器安裝在流體傳輸工藝管道上, 用來將導電液體的流速( 流量) 線性地變換成感應電勢信號。電磁流量轉換器向傳感器提供工作磁場的勵磁電流, 并接受感應電勢信號, 將流速( 流量) 信號進行放大、處理并轉換為統一的、標準的電流信號以及其他通訊信號, 供指示儀表、記錄儀表、調節儀表和計算機網絡實現對流量的遠距離指示、記錄、積算、控制與調節。
  2 .. 電磁流量傳感器的工作原理
   電磁流量計是利用法拉第電磁感應定律的原理制造的。圖2 .. 電磁流量計原理圖我們把在管道內流動的導電液體流動看成導體的運動。當管道置于磁場內, 在與磁場方向、管道的中心軸、管道的直徑三者互相垂直的管道位置, 裝兩個與液體相接觸的電極( 如圖2) , 管道的直徑磁通方向B 可以看成導體的長度, 當液體在管道內流動時, 就可以看成導體在磁場內做切割磁力線運動。這時, 兩電極間就產生出感應電動勢來。根據法拉第電磁感應定律, 當磁場強度B 一定時, 測得的感應電動勢E 的大小與管道內流體的流速V 成正比。即.. .. .. .. .. .. E= B DV 而對于流過一定管徑的流體而言, 其瞬時體積流量為: Q= ../ 4* D2* V 故而得出: Q= ../ 4* D* E/ B 即當磁場強度B 一定時, 流過直徑為D 的管道內的流體體積流量與電極兩端所測得的電動勢E 的大小成正比。
  3 .. 電磁流量計的故障分析
   電磁流量計在運行中產生的故障一般分兩類。一類為儀表本身故障, 即儀表結構件或元器件損壞引得故障; 另一類為外界原因引起的故障, 如安裝不妥造成流動畸變, 沉積和結垢或環境條件變化出現新干擾源等。下面就幾種常見故障進行分析。
  3. 1 .. 管道系統和安裝
  通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障。常見的有傳感器前直管段不符合要求, 當上游側泵或閥的工作狀態產生變化時, 流體產生擾動, 影響到傳感器的測量狀態; 將流量傳感器安裝在易積聚潴留氣體的管網高點; 流量傳感器后無背壓, 液體徑直排入大氣, 形成其測量管內非滿管; 裝在自上向下流的垂直管道上, 可能出現排空等原因。
  3. 2 .. 周圍環境
  主要是管道雜散電流干擾, 空間電磁波干擾, 大電機磁場干擾等。對管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護。如管道有強雜散電流, 須采取流量傳感器與管道絕緣的措施。空間電磁波干擾一般經信號電纜引入, 通常采用單層或多層屏蔽予以保護。
  3. 3 .. 流體方面
  如果流體內含有大量氣泡, 會使信號輸出波動, 若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面, 使電極信號回路瞬時斷開, 輸出信號將產生更大的波動; 如果兩種電導率不同的混合液體在未均勻混合前即進入流量傳感器進行流量測量, 輸出信號亦會產生波動。
  3. 4 .. 管道內壁附著層
  當電磁流量計測量含懸浮物較高或較臟的流體流量時, 污物容易附著在管道內壁, 使電極被覆蓋。若附著層電導率與液體電導率相近, 儀表還能正常輸出信號, 只是改變流通面積形成測量誤差; 若是高電導率附著層, 電極間電動勢將被短路; 若是絕緣性附著層, 電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現象均會使儀表無法工作。
 3. 5.. 雷電擊
   雷電擊在線路中感應瞬時高電壓和浪涌電流, 進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損壞儀表有三條引入途徑: 電源線、傳感器與轉換器之間的流量信號線和勵磁線。不過引起故障的感應瞬時高電壓和浪涌電流大部分是從控制室電源線路引入的( 控制室其他儀表也常常同時出現雷擊事故) , 因此, 設置控制室儀表電源線防雷設施是非常重要的。
  3. 6.. 儀表井進水
   儀表井進水, 使接線盒長期浸水, 造成輸入端子短路, 使輸出為零。此時如能及時將水排掉, 晾干接線端子, 去掉銹跡, 然后接好端子線, 儀表還可恢復運行。如果經過嚴重的長期浸泡, 傳感器的勵磁線圈將有可能被燒壞, 儀表就不能修復。
   3. 7.. 接線
  接線端子松動, 電纜屏蔽不好, 屏蔽線接地, 造成儀表顯示不準。
   4 .. 智能電磁流量計的故障現象與檢查
   電磁流量計常見故障現象有: 無流量信號; 輸出晃動; 零點不穩; 流量測量值與應用參比值不符; 輸出信號超滿度值等。
  4. 1.. 無流量信號輸出
   ( 1) 查電源及連接電纜系統完好性。檢查轉換器電源、勵磁電流熔絲, 或置換整個電源線路板。查連接勵磁系統和信號系統的電纜是否完好, 接點是否正確。
  ( 2) 查液體流動方向和管內流體充滿性。液體流動方向必須與傳感器殼體上箭頭方向一致, 如果管道內流體不滿管, 應在流量計下游側加裝U 形彎。
  ( 3) 查傳感器完好性和測量管內壁狀況。先檢查各接線端子和勵磁線圈的完好性。用萬用表測線圈電阻及線圈對地電阻, 查線圈是否斷開或匝間短路, 線圈及其端子絕緣是否下降。此類故障通常是由于儀表井進水, 使電氣接線盒浸水造成的。再查測量電極接觸電阻, 以判斷電極狀況。
  ( 4) 查轉換器故障。一般采用更換線路板來排除故障。
  4. 2.. 輸出晃動
  ( 1) 被測流體本身是波動或脈動的, 非流量計自身的故障。是流量計上游動力源( 如水泵) 或下游閥門開度改變引起的波動。待工藝過程平穩后輸出會穩定下來。
  ( 2) 管道未充滿液體或液體中含有氣泡, 原因是傳感器下游無背壓或背壓不足, 也可能是上游水泵吸入空氣, 可在流量計下游側加裝U 形彎并裝排氣閥。
  ( 3) 外界電磁干擾, 干擾源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場。檢查傳感器是否良好的接地, 通常接地電阻要小于10 .. ( 或100 .. ) ; 將電磁流量傳感器與其管道之間作電氣絕緣隔離; 檢查傳感器與轉換器之間的信號線是否良好屏蔽, 電纜是否置于保護鋼管內; 移近轉換器與傳感器之間的距離, 縮短連接電纜長度; 排除強干擾源。
   4. 3.. 零點不穩定( 1) 管道未充滿液體或液體中含有氣泡。( 2) 主觀上認為管系液體無流動而實際上存在微小流動; 其實不是電磁流量計故障,而是如實反映流動狀況的誤解。( 3) 受雜散電流等外界干擾傳感器接地不完善。( 4) 液體電導率變化或不均勻, 在靜止時會使零點變動。因此, 流量計位置應遠離注入藥液點或管道化學反應段下游; 若液體內雜質沉積測量管內壁, 測量電極被覆蓋, 也可能造成零點變動。( 5) 檢查信號線絕緣情況。先檢查信號電纜, 再檢查接線端子, 然后再檢查電極的絕緣電阻。當管內充滿液體時, 用萬用表分別測量每一電極與接地點之間的電阻, 兩電極對地電阻之差應在10%~ 20% 之間。放空測量管, 電極與地間的阻值必須在100 M .. 以上。
  4. 4 .. 流量測量值與應用參比值不符( 1) 轉換器設定值不正確。調出儀表菜單, 檢查儀表常數、管道口徑和計量單位等設定值, 調整轉換器零點和量程。( 2) 查管道充液狀況和是否含有氣泡。( 3) 未處理好信號電纜或使用過程中電纜絕緣下降。( 4) 傳感器上游流動狀況不符合要求, 直管段長度不夠。( 5) 傳感器極間電阻變化或電極絕緣下降。( 6) 所測量管系存在未納入考核的流入/ 流出值。
   4. 5 .. 輸出信號超滿度值( 1) 確認故障位置。將轉換器兩信號輸入端子和功能地端子短路, 觀察轉換器輸出信號是否到零。若能到零, 則故障不在轉換器; 若不能到零, 則轉換器錯誤。( 2) 傳感器或連接電纜故障。電極間無液體連通, 電纜斷開或接線錯誤都會造成信號回路斷開, 使輸出超滿度。( 3) 轉換器方面, 檢查轉換器儀表常數和各參數是否符合, 核對與傳感器是否配套, 試換備用線路板檢查各單元線路故障。
  5 .. 結束語
 隨著工業技術的不斷進步, 智能電磁流量計的生產工藝日趨成熟, 儀表的防護等級越來越高, 儀表的使用性能更加可靠, 所以, 從目前情況來看, 電磁流量計本身一般不發生故障。因此, 如果我們掌握了以上所述電磁流量計的各種類型的故障現象及其原因, 在安裝和使用時嚴格按標準進行, 就可以很輕松地對電磁流量計進行使用和維護了。
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