化工企業(yè)電磁流量計(jì)的安裝及故障

1.引言
　　流量是化工生產(chǎn)中重要的測(cè)定參數(shù)之一，而電磁流量計(jì)在化工應(yīng)用中約占工業(yè)流量?jī)x表總數(shù)的5%-6.5%，特別是2000年以來(lái)，這個(gè)數(shù)值仍有上升趨勢(shì)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程各種參數(shù)（如壓力、溫度、液位等）的測(cè)量中，以流量測(cè)量zui為復(fù)雜，也是較難準(zhǔn)確測(cè)量的參數(shù)。在數(shù)十種常用流量測(cè)量?jī)x表中，電磁流量計(jì)因其本身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)而處于重要的使用位置。就測(cè)量導(dǎo)電液體流量而言，不管目的是監(jiān)控還是計(jì)量，電磁流量計(jì)都能做到測(cè)量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護(hù)。
　　2.電磁流量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)
　　電磁流量計(jì)的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，在EMF測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，由管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量并引出感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過(guò)不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)流體與測(cè)量電極的電磁隔離。假設(shè)電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度B（T）為恒定，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Ue（V）正比于流體平均速度（m/s），系數(shù)為k，測(cè)量管內(nèi)徑L（m）為已知，則體積流量Qv（m3/s）可通過(guò)如下公式計(jì)算：
　　Uc=kBL (1.1)
　　Qv=L2/4-(L/4B)Ue (1.2)
　　EMF由流量傳感器和變送器兩大部分組成。傳感器測(cè)量管上下裝有勵(lì)磁線圈，通勵(lì)磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到變送器。勵(lì)磁電流則由變送器提供。
　　

       3.電磁流量計(jì)的性能
　　適用于電導(dǎo)率大于5μS/m的導(dǎo)電液體，介質(zhì)的zui高壓力為4Mpa，介質(zhì)的溫度范圍為-60～180℃，具有測(cè)量精度高、量程比大（zui大可達(dá)1000:1）、系統(tǒng)無(wú)壓力損失、附加功能多等特點(diǎn)。前后直管段為5D和2D。電磁流量計(jì)的傳感器zui高防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP68（潛水型），有普通型、隔爆型和本安型三類產(chǎn)品。電磁流量計(jì)可以在任意管道上安裝，但是電磁流量計(jì)測(cè)量電極的軸線必須保持水平方向，且與管道中心線互相垂直。電磁流量計(jì)的傳感器一定要安裝在不產(chǎn)生氣體的管道上，同時(shí)液體必須充滿管道。用于易粘附、沉積、結(jié)垢等介質(zhì)時(shí)，流速要求應(yīng)不低于2m/s，提高到3-4m/s或以上，起到自清洗、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨蝕性強(qiáng)的流體，流速應(yīng)低于2～3m/s，以降低襯里和電極的磨損。襯里、電極和接地環(huán)材料的選擇也很關(guān)鍵，受襯里材料和電極絕緣材料的溫度限制，不能測(cè)量較高溫度的液體。
　　4.電磁流量計(jì)的安裝
　　傳感器可安裝在任何位置，垂直水平也可傾斜，但安裝應(yīng)保證測(cè)量管內(nèi)任何時(shí)候都能充滿介質(zhì)，不得有不滿管現(xiàn)象或者有大量氣泡能過(guò)傳感器(圖3)傳感器水平安裝時(shí)電極中心軸線盡量水平(圖4)。
　　對(duì)于液固兩相介質(zhì)，是垂直安裝(圖5)。
　　傳感器應(yīng)遠(yuǎn)離大功率變頻器或強(qiáng)磁場(chǎng)源。外磁場(chǎng)強(qiáng)度<400mA(圖6)。
　　保證直管段長(zhǎng)度(圖7)。
　　工藝管道密封橡膠墊接地法蘭應(yīng)同心，不得相互錯(cuò)位，避免產(chǎn)生漩渦流，影響流量信號(hào)(圖8)。
　　在傳感器臨近管道進(jìn)行焊接或火焰切割時(shí)，要有隔離措施防止襯里受熱。
　　其他需要注意的安裝事項(xiàng)：
　　a.盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；
　　b.選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對(duì)一體型儀表；
　　c.避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
　　d.易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所；
　　e.盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
　　f.盡可能避免受陽(yáng)光直照
　　5.電磁流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用故障的分析
　　5.1 故障現(xiàn)象
　　在某次調(diào)度值班中，發(fā)現(xiàn)在合成車間一個(gè)重要裝置內(nèi)的一個(gè)電磁流量計(jì)的流量數(shù)值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大幅度跳動(dòng)，特別是在開車的時(shí)候，從趨勢(shì)圖上看出流量波動(dòng)很大，趨勢(shì)圖雜亂，已經(jīng)無(wú)法正確辨讀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際流量值。
　　5.2 故障分析
　　安排技術(shù)人員進(jìn)行故障排查。首先排除調(diào)度集控室到現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)之間的網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)及時(shí)鐘不同步問(wèn)題，又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表安裝、電極、接地反復(fù)檢查，均無(wú)問(wèn)題，一直查不出原因。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，在混合罐內(nèi)的攪拌器停運(yùn)后發(fā)現(xiàn)流量數(shù)值穩(wěn)定了，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)，此攪拌器是側(cè)壁安裝，且其位置距流量計(jì)管線出口位置僅1m。很顯然，是攪拌器槳葉所翻起的浪波改變了管道出口的阻力。流量計(jì)出口到容器壁的距離D1約1.5m，由于距離太短，攪拌浪波使管道出口壓力波動(dòng)，從而使流量計(jì)出口流速不穩(wěn)，使流量值產(chǎn)生跳動(dòng)。之前安裝位置原理參見圖9。
　　電磁流量計(jì)安裝在位置A，其前后直管段長(zhǎng)度及接地均符合要求，但因混合罐內(nèi)的攪拌器是側(cè)壁安裝，所以實(shí)際攪拌器離電磁流量計(jì)距離較近，影響管道出口壓力，從而使電磁流量計(jì)流速出現(xiàn)較大波動(dòng)。
　　5.3 更改方案
　　經(jīng)過(guò)技術(shù)人員分析得出故障原因后，還是從安裝位置考慮，更換電磁流量計(jì)安裝位置。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，將流量計(jì)從位置A移動(dòng)到位置B，既符合流量計(jì)安裝要求，又避免了混合罐中攪拌器的影響，*解決了此次流量計(jì)流量值跳動(dòng)故障。改動(dòng)后安裝位置原理參見圖10。
　　5.4 其他故障
　　在實(shí)際應(yīng)用中，還會(huì)遇到各種各樣電磁流量計(jì)的故障現(xiàn)象，如：指示與實(shí)際流量結(jié)果不一致、零點(diǎn)不穩(wěn)定、無(wú)指示、液晶數(shù)字顯示連續(xù)降數(shù)等等現(xiàn)象。處理和預(yù)防方法除了保證電磁流量計(jì)的安裝要符合要求，使用過(guò)程中要愛惜維護(hù)，遇到故障時(shí)首先分析影響及干擾因素。當(dāng)遇到非安裝因素造成的故障，可按一下基本步驟先排查：
　　a.檢查流量計(jì)管線閥門是否全部打開，管道是否充滿液體，流量計(jì)是否在接近流量范圍上限值流量下工作；
　　b.檢查儀表電源開關(guān)、保險(xiǎn)絲等供電設(shè)施是否正常；檢查故障點(diǎn)是在電纜中或是在接收儀表中；
　　c.檢查轉(zhuǎn)換器的編號(hào)和儀表系數(shù)與傳感器是否正確；
　　d.檢查量程設(shè)定是否正確；
　　e.檢查流量計(jì)輸出連接是否正確及接地是否良好；
　　f.按轉(zhuǎn)換器部分規(guī)定內(nèi)容檢查。
　　6.結(jié)束語(yǔ)
　　電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測(cè)量?jī)x表的一種，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展起著重要的作用。為了更好的發(fā)揮自動(dòng)化儀表對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的支持和推動(dòng)作用，自動(dòng)化儀表專業(yè)人員在具備一定的專業(yè)知識(shí)的前提下，有必要在運(yùn)用方面和維護(hù)方面掌握一定的技巧和注意事項(xiàng)，只有如此，才能滿足企業(yè)需求，才能更好的為企業(yè)發(fā)展。