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关于电磁流量计在线检查和故障分析

发布时间:2017-09-04
 

电磁流量计出现的故障按照调试期故障和运行期故障进行分类 ,分析了引起调试期故障的原因。针对电磁流量计运行期故障,按照外部因素和内部因素进一步分类,介绍了运行期发生故障原因、故障现象和解决故障的方法,为解决电磁流量计故障问题提供参考。
电磁流量计具有品种规格齐全、量程比大、测量精度高、节约能源、互换性好、所需的直管段短等优点,在石油、化工、冶金、医药和给排水等行业的应用越来越广泛,是测量导电液体和浆液的理想仪表。随着应用范围越来越广泛,实际使用中遇到的电磁流量计故障也越来越多,迫切需要对电磁流量计的各种故障进行综合研究。本文结合工程应用实际工作中遇到的各种电磁流量计故障,提出了实际工作中电磁流量计在线检查和故障分析方法。
电磁流量计常见故障现象有无流量信号输出,零点不稳,输出晃动,流量测量值与应用参比值不符,输出信号超满度值等。其故障按使用过程可划分为调试期故障和运行期故障两大类。这些故障发生的原因有可能是电磁流量计本身元器件损坏等引起,也有安装不妥、选用不当以及环境条件和流体特性方面造成输出晃动等。
1、调试期故障
本类故障在电磁流量计初始安装调试时就出现,但一经改进排除故障,今后在相同条件下一般就不会再度出现。常见调试期故障原因主要有安装不妥、环境干扰、流体特性影响三方面。
1.1、管道系统和安装等方面
通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障,常见的例如将流量传感器安装在易积聚滞留气体的管网高点;流量传感器后无背压,液体径直排入大气,形成其测量管内非满管;装在自上向下流的垂直管道上,可能出现排空等。
1.2、环境方面
主要是管道杂散电流干扰,空间电磁波干扰,大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满意测量 ,但如遇管道有强杂散电流亦不一定能克服,须采取流量传感器与管道缘绝的措施。空间电磁波干扰会从信号电缆引入,通常对信号线采用单层或多层屏蔽予以保护。
1.3、流体方面
液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量,唯所测得体积流量是液体和气体两者之和。气泡增大会使输出信号波动,若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面,使电极信号回路瞬时断开,输出信号将产生更大波动。低频(50/8~50/4Hz)矩形波激磁电磁流量计测量液体中含有固体超过一定含量时将产生浆液噪声,输出信号亦会有一定程度波动。两种或两种以上液体作管道混合工艺时,若两种液体电导率(或各自与电极间电位)有差异,在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量,输出信号亦会产生波动。电极材质与被测介质选配不善,产生钝化和氧化等化学作用 ,电极表面形成绝缘膜,以及电化学和极化现象等,均会妨碍正常测量。
2、运行期故障
经初期调试并正常运行一段时期后出现的故障称为运行期故障。运行期故障的特点是出现几率不固定,造成的原因是多方面的,既可能是外界因素的影响,如流量传感器内壁附着层、雷电击和环境条件变化等,也有可能是内部因素的原因,如元器件损坏、电缆绝缘下降等。
2.1、外部因素
一般说来,外部因素引起的电磁流量计故障比较容易解决。因此 ,查找电磁流量计故障应先从外部因素着手。
2.1.1、内壁附着层
由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多,内壁附着层出现的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近,仪表还能正常输出信号,只是改变流通面积,形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层,电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层,电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。表现为电磁流量计流量示值逐渐减少,直至接近于零。这种故障的检查一般通过测量流量传感器两电极对地电阻值来判断,如电极被沉积物覆盖,则两电极对地电阻差别很大。干净的传感器电极对地电阻一般相等。解决这种故障的方法非常简单,就是将附着在电磁流量计内壁和电极上的沉积物清除。清除沉积物方法虽然简单,但如果安装时没有考虑清洗的需要而要拆下传感器才能清洗,那么清除流量传感器内部沉淀物也是一件非常麻烦的工作。因此,对于大口径的电磁流量计安装时如果考虑设置旁通管预留入口,会大大方便将来的维护工作。
2.1.2、雷电击
雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流,进入仪表就会损坏仪表。雷电损坏仪表有三条引入途径:电源线、传感器与转换器间的流量信号线(连接传感器测量电极)和激磁线(也称励磁线,连接传感器励磁线圈)。然而从雷电故障中损坏的零部件分析,引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分是从控制室电源线引入的,其他两条线路很少。一般雷击损坏多为电磁流量计转换器损坏,表现为转换器没有显示及输出,这种情况转换器无法修复,更换新的转换器即可解决,但转换器中储存的读数无法读出。
2.1.3、环境条件变化
主要原因同调试期故障的环境方面,只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。这种情况下,干扰源磁场引起电磁流量计测量管道产生杂散电流,使电磁流量计测量出现输出信号大幅度波动的情况。要解决这个问题,需将电磁流量传感器浮空不接地,使传感器与其连接管道间电气绝缘,并将传感器上下游管道间用粗导线跨接,使传感器与被测水流处于相同电位,一般可以消除干扰源的影响。
2.2、内部因素
组成电磁流量计本身的传感器、转换器以及连接两者的电缆发生的故障,称之为内部因素引起的电磁流量计故障。一般说来,经过调试期运行正常的电磁流量计,在排除外部因素影响的原因后 ,这时,检查故障首先应从显示仪表工作是否正常开始,逆流量信号传送的方向进行,即按照转换器、转换器和传感器连接电缆、传感器的顺序进行。
2.2.1、转换器的检查
首先复核转换器中管道口径、量程和计量单位等设定值,然后用模拟信号器测试转换器的量程和零点。一般零点不容易检查,因为需要关闭水流使流量为零。通常情况下,用测试转换器量程的方法足够用来判断故障是否发生在转换器。若是转换器故障,就可方便地调换转换器部件甚至转换器整机。
2.2.2、转换器和传感器连接电缆的检查
通常人们检查电磁流量计测量故障,往往忽视连接传感器和转换器的电缆系统,而从以往制造厂现场服务调试和检修的故障事例看,实际上出现连接电缆故障的频度颇高。运行期电磁流量计因电缆产生故障的主要原因有:第一种原因是将所附整根电缆割断后重新连接,使用一阶段后连接处吸入潮气,绝缘下降;第二种原因是信号线末端未处理好,内屏蔽层、外屏蔽层和信号芯相互间有短接,或与外壳短接。其中第二种较多出现在初装调试期,因此在运行期间对连接电缆的检查,主要是第一种所示的内容。如果电缆发生故障,需要对电缆连接处用热吹风排除潮气后重新连接,如有必要,则更换电缆并重做接口密封。 
2.2.3、传感器的检查 
通常只有在做完其他各项检查,排除转换器和连接电缆的因素后 ,才能最后下决心,拆除转换器和传感器连接电缆,在传感器上检测电极与液体接触电阻、励磁线圈绝缘电阻和铜电阻。必要情况下,还要卸下传感器以检测电极绝缘。 
2.2.3.1、检测电极与液体接触电阻
电极与液体接触电阻值指电极与液体的接触电阻,它反映电极和衬里附着物的大体状况。其阻值大小主要取决于接触面积和液体电导率。一般结构电极在测量电导率为5×10-6S/cm的蒸馏水时电阻值为350kΩ,电导率为150×10-6S/cm的生活和工业用水约为15 kΩ,电导率为1×10-2S/cm的盐水约为200Ω。 
接触电阻的测量一般使用指针式万用表在管道充满液体时进行测量。测量时,用万用表同一根表棒接电极端子,另一根表棒始终接仪表地线,待指针偏转最大时读取数据。通过万用表测量接触电阻,虽然只是确定大体的值,却是判断管壁状况较方便的方法。电磁流量传感器的电极接触电阻最好在新装仪表调试时即测量并记录在案,以后每次维护时均作测量。作分析比较测得的各次电阻值,必须是用同一型号万用表的同一测量档测量的值。分析比较将有助于今后判断仪表故障,省去从管道上卸下流量传感器进行检查。如所测电极接触电阻值比以前增加,说明电极表面被绝缘层覆盖或部分覆盖;如比以前电阻值减少,说明电极和衬里表面附着导电沉积层。
2.2.3.2、检测励磁线圈绝缘电阻和铜电阻
励磁线圈对地绝缘电阻下降。励磁信号将通过绝缘电阻与传感器内阻分压,在电极上产生电压降,从而对仪表产生干扰信号。励磁线圈对地绝缘电阻应不小于20MΩ。可用兆欧表来测量励磁线圈对仪表地线之间的绝缘电阻。
励磁线圈铜电阻可通过用数字万用表测量励磁线圈两个端子之间的电阻获得,以判断线圈是否良好导通和有无匝间短路现象。当励磁线圈开路时,测量电阻值为无穷大;当励磁线圈短路时,测量电阻值将小于出厂时的铜电阻值。
事实上,励磁线圈出现故障的现象是极少的。一般情况下,电磁流量计发生故障或日常检测时不要求一定要检测励磁线圈。
2.2.3.3、检测电极绝缘
检测电极绝缘的方法是先卸下流量传感器,放空液体,用布擦干衬里内表面,不留液(水)渍,使之干燥。然后用500V.dc兆欧表分别测试两电极对地电阻。通常要求电极绝缘电阻大于100MΩ,若
检查结果确实是绝缘破坏只能调换传感器。
3、结语
通过总结电磁流量计使用运行中的各种问题,提出了电磁流量计在线检查和故障分析的方法,对解决电磁流量计故障问题提供参考。