化工企業(yè)電磁流量計的安裝及故障分析

　　流量是化工生產(chǎn)中重要的測定參數之一，而電磁流量計在化工應用中約占工業(yè)流量?jì)x表總數的5%-6.5%，特別是2000年以來(lái)，這個(gè)數值仍有上升趨勢。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程各種參數（如壓力、溫度、液位等）的測量中，以流量測量為復雜，也是較難準確測量的參數。在數十種常用流量測量?jì)x表中，電磁流量計因其本身的優(yōu)勢和特點(diǎn)而處于重要的使用位置。就測量導電液體流量而言，不管目的是監控還是計量，電磁流量計都能做到測量穩定、可靠、精度高、易維護。
　　1.電磁流量計的工作原理和結構
　　電磁流量計的基本原理是法拉第電磁感應定律，即導體在磁場(chǎng)中切割磁力運動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。如圖1所示，在EMF測量管內的導電介質(zhì)相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當有導電介質(zhì)流過(guò)時(shí)，則會(huì )產(chǎn)生感應電勢，由管道內部的兩個(gè)電極測量并引出感應電壓。測量管道通過(guò)不導電的內襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現流體與測量電極的電磁隔離。假設電磁感應線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)強度B（T）為恒定，產(chǎn)生的感應電壓Ue（V）正比于流體平均速度（m/s），系數為k，測量管內徑L（m）為已知，則體積流量Qv（m3/s）可通過(guò)如下公式計算：
　　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。傳感器測量管上下裝有勵磁線(xiàn)圈，通勵磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測量管，一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸，引出感應電勢，送到變送器。勵磁電流則由變送器提供。
　　變送器：圖1
　　傳感器：圖2
　　2.電磁流量計的性能
　　適用于電導率大于5μS/m的導電液體，介質(zhì)的高壓力為4Mpa，介質(zhì)的溫度范圍為-60～180℃，具有測量精度高、量程比大（大可達1000:1）、系統無(wú)壓力損失、附加功能多等特點(diǎn)。前后直管段為5D和2D。電磁流量計的傳感器高防護等級可達IP68（潛水型），有普通型、隔爆型和本安型三類(lèi)產(chǎn)品。電磁流量計可以在任意管道上安裝，但是電磁流量計測量電極的軸線(xiàn)必須保持水平方向，且與管道中心線(xiàn)互相垂直。電磁流量計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(mǎn)管道。用于易粘附、沉積、結垢等介質(zhì)時(shí)，流速要求應不低于2m/s，好提高到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的流體，流速應低于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，不能測量較高溫度的液體。
　　3.電磁流量計的安裝
　　傳感器可安裝在任何位置，垂直水平也可傾斜，但安裝應保證測量管內任何時(shí)候都能充滿(mǎn)介質(zhì)，不得有不滿(mǎn)管現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(xiàn)盡量水平(圖4)。
　　對于液固兩相介質(zhì)，好是垂直安裝(圖5)。
　　傳感器應遠離大功率變頻器或強磁場(chǎng)源。外磁場(chǎng)強度<400mA(圖6)。
　　保證直管段長(cháng)度(圖7)。
　　工藝管道密封橡膠墊接地法蘭應同心，不得相互錯位，避免產(chǎn)生漩渦流，影響流量信號(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：
　　a.盡可能避免測量管內變成負壓；
　　b.選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，特別對一體型儀表；
　　c.避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；
　　d.易于實(shí)現傳感器單獨接地的場(chǎng)所；
　　e.盡可能避開(kāi)周?chē)h(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；
　　f.盡可能避免受陽(yáng)光直照
　　5.電磁流量計實(shí)際應用故障的分析
　　4.1 故障現象
　　在某次調度值班中，發(fā)現在合成車(chē)間一個(gè)重要裝置內的一個(gè)電磁流量計的流量數值有時(shí)會(huì )出現大幅度跳動(dòng)，特別是在開(kāi)車(chē)的時(shí)候，從趨勢圖上看出流量波動(dòng)很大，趨勢圖雜亂，已經(jīng)無(wú)法正確辨讀現場(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。首先排除調度集控室到現場(chǎng)流量計之間的網(wǎng)絡(luò )波動(dòng)及時(shí)鐘不同步問(wèn)題，又對現場(chǎng)儀表安裝、電極、接地反復檢查，均無(wú)問(wèn)題，一直查不出原因。一個(gè)偶然的機會(huì )，在混合罐內的攪拌器停運后發(fā)現流量數值穩定了，繼續檢查發(fā)現，此攪拌器是側壁安裝，且其位置距流量計管線(xiàn)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)，從而使流量計出口流速不穩，使流量值產(chǎn)生跳動(dòng)。之前安裝位置原理參見(jiàn)圖9。
　　電磁流量計安裝在位置A，其前后直管段長(cháng)度及接地均符合要求，但因混合罐內的攪拌器是側壁安裝，所以實(shí)際攪拌器離電磁流量計距離較近，影響管道出口壓力，從而使電磁流量計流速出現較大波動(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，更換電磁流量計安裝位置。經(jīng)過(guò)設計，將流量計從位置A移動(dòng)到位置B，既符合流量計安裝要求，又避免了混合罐中攪拌器的影響，*解決了此次流量計流量值跳動(dòng)故障。改動(dòng)后安裝位置原理參見(jiàn)圖10。
　　5.4 其他故障
　　在實(shí)際應用中，還會(huì )遇到各種各樣電磁流量計的故障現象，如：指示與實(shí)際流量結果不一致、零點(diǎn)不穩定、無(wú)指示、液晶數字顯示連續降數等等現象。處理和預防方法除了保證電磁流量計的安裝要符合要求，使用過(guò)程中要愛(ài)惜維護，遇到故障時(shí)首先分析影響及干擾因素。當遇到非安裝因素造成的故障，可按一下基本步驟先排查：
　　a.檢查流量計管線(xiàn)閥門(mén)是否全部打開(kāi)，管道是否充滿(mǎn)液體，流量計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(kāi)關(guān)、保險絲等供電設施是否正常；檢查故障點(diǎn)是在電纜中或是在接收儀表中；
　　c.檢查轉換器的編號和儀表系數與傳感器是否正確；
　　d.檢查量程設定是否正確；
　　e.檢查流量計輸出連接是否正確及接地是否良好；
　　f.按轉換器部分規定內容檢查。
　　6.結束語(yǔ)
　　電磁流量計作為工業(yè)流量測量?jì)x表的一種，對工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展起著(zhù)重要的作用。為了更好的發(fā)揮自動(dòng)化儀表對工業(yè)自動(dòng)化的支持和推動(dòng)作用，自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)人員在具備一定的專(zhuān)業(yè)知識的前提下，有必要在運用方面和維護方面掌握一定的技巧和注意事項，只有如此，才能滿(mǎn)足企業(yè)需求，才能更好的為企業(yè)發(fā)展。