電磁流量計的在線檢查及故障分析：

 

電磁流量計出現的故障按照調試期故障和運行期故障進行分類，分析了引起調試期故障的原因。針對電磁流量計運行期故障，按照外部因素和內部因素進一步分類，介紹了運行期發生故障原因、故障現象和解決故障的方法，為解決電磁流量計故障問題提供參考。

 

電磁流量計具有品種規格齊全、量程比大、測量精度高、節約能源、互換性好、所需的直管段短等優點，在石油、化工、冶金、醫藥和給排水等行業的應用越來越**，是測量導電液體的理想儀表。隨著污水流量計在龍鋼公司水系統的**應用，實際使用中遇到的電磁流量計故障也越來越多，迫切需要對污水流量計的各種故障進行綜合研究。本文結合龍鋼煉鋼廠實際工作中遇到的各種電磁流量計故障，提出了實際工作中污水流量計在線檢查和故障分析方法。
污水流量計常見故障現象有：無流量信號輸出，零點不穩，輸出晃動，流量測量值與實際值不符，輸出信號超滿度值等。其故障按使用過程可劃分為調試期故障和運行期故障兩大類。這些故障發生的原因有可能是電磁流量計本身元器件損壞等引起，也有安裝不妥、選用不當以及環境條件和流體特性方面造成輸出異常等。
2調試期故障及排除
調試期故障一般出現在儀表安裝調試階段，一經排除，在以后相同條件下不會再度出現。常見的調試期故障通常由安裝不妥、環境干擾以及流體特性影響等原因引起。
2.1管道系統和安裝等方面
2.1.1調試期故障通常是由流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見故障有：
⑴將傳感器安裝在易積聚氣體的管系*高點；
⑵安裝在自上而下的垂直管上，可能出現排空；
⑶傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內非滿管；
⑷前后沒有足夠的直管道；
⑸流體方向與流量計標志相反；
⑹流量計控制閥裝在流量計的上游，出現空管。
2.1.2污水流量傳感器外殼防護等級一般為為IP65，所以我們在安裝流量計時，安裝場所必須滿足以下要求：
⑴測量混合相流體時，選擇不會引起相分離的場所；
⑵測量雙組分液體時，避免裝在混合未均勻的下游反應管道，要裝在反應充分完成段的下游；
⑶盡可能避免測量管內變成負壓；
⑷選擇震動小的場所，或管道系統有較強的震動，要求在傳感器兩側的管道上加支撐；
⑸避免附近有大電機、大變壓器等，以免引起電磁場干擾；
⑹選擇易于實現傳感器單獨接地的場所。
2.1.3直管段長度要求
為獲得正常測量精確度，在傳感器上游側的直管段長度不小于5D，下游側不小于2D。D為傳感器的名義直徑，若現場達不到這一要求，則要在上下游側安裝流動整直器，消除流動中的旋渦，改善流速場的分布，提高儀表的測量精度及穩定性。若在傳感器上游側有兩個方向的彎頭或其它阻流件，則前置直管段應大于10D。
2.1.4安裝位置和流動方向
傳感器可以水平、垂直和傾斜安裝，不受限制，但不管采用何種形式，都要求測量管內保證充滿被測介質，不能有非滿管或有氣泡聚焦在測量管中的現象。測量固、液兩相流體*好垂直安裝，自下而上流動，避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重、低流速時固相沉淀等缺點。
水平安裝時要使電極軸線平行于地平線，不要垂直于地平線，因為底部的電極易被沉淀物覆蓋，被液體中存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號波動。傳感器上的箭頭所指的方向為流體流動方向。
煉鋼1-6#轉爐氧槍流量測量系統全部選用電磁流量計測量氧槍冷卻水流量，在3、4#轉爐試運行期間曾出現過流量值波動大，進出水流量差值大的故障，經過對流量計安裝管道、安裝環境、流體特性、電氣連接及接地等方面的排查，*終確定，由于電磁流量計安裝在了管道的高管段，加上冷卻水流出時直排大氣，造成流量傳感器無背壓、測量管內非滿管，表現為流量值波動大，流量計無法正常工作。
解決方法：首先在流量計下游安裝了排氣閥，流量波動狀況明顯改善，但仍未徹底解決；然后對流量計下游管道進行抬高處理，使流量計由高管段安裝轉換為低管段安裝，增加了流體阻力，確保流過流量計的液體始終處于滿管，穩定了流量測量。
通過對3～6#轉爐氧槍流量測量系統電磁流量計的安裝，摸索發現，下降管道低下長度與流量值波動大小密切相關，下降管低下長度越大，造成流量波動也越大，處理故障時要求對流量計下游管道抬高的距離也更大。3、4#轉爐氧槍流量測量管道為DN150，下降管高度27m，抬高管段距離1.3m；5、6#轉爐氧槍流量測量管道為DN250，下降管高度36.5m，抬高管段距離4m。經故障排除后，流量系統目前運行穩定，測量準確。
2.1.6轉換器安裝和連接電纜
轉換器和傳感器間距離受制于被測介質電導率和信號電纜型號，即電纜的分布電容，導線截面和屏蔽層數，建議使用制造廠儀表所附的信號電纜。電導率較低液體和傳輸距離較長時，應用三層屏蔽電纜。
2.1.7污水流量計接地時，應注意以下幾點
⑴傳感器的測量管、外殼、屏蔽線、轉換器及二次儀表都要接地；
⑵傳感器、轉換器應單獨接地，不要連在電動機、工藝管道上，接地電阻應小于10Ω；
⑶傳感器、轉換器的接地在現場，二次儀表的屏蔽層在控制室一側接地，切勿多端接地，以免因電位不同而引入干擾；
⑷傳感器安裝在金屬管道上，可將傳感器的接地導線按制造廠的要求連接在兩側管道上，形成可靠的接地回路。儀表的接地點應是一個獨立的接地點，不允許與其他電氣設備的接地點連接在一起。
⑸傳感器安裝在塑料管道或內壁有絕緣涂層、襯里的管道上，兩端應安裝接地環，然后用導線連接，使管內流動的介質與大地短路，具有零電位。
2.2環境方面
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。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨接地保護可獲得滿意測量，但如管道有強雜散電流亦不一定能克服，須采取流量傳感器與管道絕緣的措施。空間電磁波干擾會從信號電纜引入，通常對信號線采用單層或多層屏蔽予以保護。
 將污水流量計出現的故障按照調試期故障和運行期故障進行分類，分析了引起調試期故障的原因。針對污水流量計運行期故障，按照外部因素和內部因素進一步分類，介紹了運行期發生故障原因、故障現象和解決故障的方法，為解決電磁流量計故障問題提供參考。
2.3流體方面
液體含有均勻分布細小氣泡通常不影響正常測量，所測得體積流量是液體和氣體兩者之和。氣泡增大會使輸出信號波動，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波動。液體中含有固體超過一定含量時將產生漿液噪聲，輸出信號亦會有一定程度波動。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時，若兩種液體電導率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻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。電極材質與被測介質選配不善，產生鈍化和氧化等化學作用，電極表面產生絕緣膜，以及電化學和極化現象等，均會妨礙正常測量。
3運行期故障及排除
經初期調試并運行一段時期后出現的故障稱為運行期故障。運行期故障的特點是出現幾率不固定，造成的原因是多方面的，既可能是外界因素的影響，如流量傳感器內壁附著層、雷電擊和環境條件變化等，也有可能是內部因素的原因，如元器件損壞、電纜絕緣下降等。
3.1外部因素
一般說來，外部因素引起的電磁流量計故障比較容易解決。因此，查找電磁流量計故障應先從外部因素著手。
3.1.1內壁附著層
由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他流量儀表多，內壁附著層出現的故障概率也就相對較高。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，形成測量誤差的隱性故障；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。表現為電磁流量計流量值逐漸減小直至接近于零。這種故障的檢查一般通過測量流量傳感器兩電極對地電阻值來判斷，如電極被沉積物覆蓋，則兩電極對地電阻差別很大。干凈的傳感器電極對地電阻一般相等。解決這種故障的方法非常簡單，就是將附著在電磁流量計內壁和電極上的沉積物清除。清除沉積物方法雖然簡單，但如果安裝時沒有考慮清洗的需要而要拆下傳感器才能清洗，那么清除流量傳感器內部沉淀物也是一件非常麻煩的工作。因此，對于大口徑的電磁流量計安裝時如果考慮設置管預留人口，會大大方便將來的維護工作。
3.1.2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。雷電損壞儀表有三條引入途徑：電源線、傳感器與轉換器間的流量信號線（連接傳感器測量電極）和激磁線（也稱勵磁線，連接傳感器勵磁線圈）。然而從雷電故障中損壞的零部件分析，引起故障的感應高電壓和浪涌電流大部分是從控制室電源線引入的，其他兩條線路很少。發生雷擊時，不僅電磁流量計出現故障，而且和它相連的計量前端也可能出現雷擊事故。因此時要做好各種防護措施。電磁流量計轉換器損壞，表現為轉換器沒有顯示及輸出，這種情況轉換器無法修復，更換新的轉換器即可解決，但轉換器中儲存的讀數無法讀出。
3.1.3環境條件變化
主要原因同調試故障的環境方面，只是干擾源不在調試期出現而在運行期間再介入的。這種情況下，干擾源磁場引起電磁流量計測量管道產生雜散電流，使電磁流量計測量出現輸出信號大幅度波動的情況。要解決這個問題，需將電磁流量傳感器浮空不接地，使傳感器與其連接管道間電氣絕緣，并將傳感器上下游管道間用粗導線跨接，使傳感器與被測水流處于相同電位，一般可以消除干擾源的影響。
3.2內部因素
組成電磁流量計本身的傳感器、轉換器以及連接兩者的電纜發生的故障，稱之為內部因素引起的電磁流量計故障。一般說來，經過調試期運行正常的電磁流量計，在排除外部因素影響的原因后，這時，檢查故障首先應從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號傳送的方向進行，即按照轉換器、轉換器和傳感器連接電纜、傳感器的順序進行。
3.2.1轉換器的檢查
首先復核轉換器中管道口徑、量程和計量單位等設定值，然后用模擬信號器測試轉換器的量程和零點。煉鋼廠就曾出現過傳感器系數被修改的現象導致計量失真。
一般零點不容易檢查，因為需要關閉水流使流量為零。通常情況下，用測試轉換器量程的方法足夠用來判斷故障是否發生在轉換器。若是轉換器故障，就可方便地調換轉換器部件甚至轉換器整機。
3.2.2轉換器和傳感器連接電纜的檢查
通常人們檢查電磁流量計測量故障，往往忽視連接傳感器和轉換器的電纜系統，而從以往制造廠現場服務調試和檢修的故障示例看，實際上出現連接電纜故障頻度頗高。運行期電磁流量計因電纜產生故障的主要原因有：
⑴將所附整根電纜割斷后重新連接，使用一階段后連接處吸入潮氣，絕緣下降；
⑵不用規定型號電纜；
⑶電纜長度超過受液體電導率制約的長度上限；
⑷液體電導率較低而傳感器和轉換器相距較遠，未按規定使用專用屏蔽電纜；
信號線末端面未處理好，內屏蔽層、外屏蔽層和信號芯相互間有短接，或與外殼短接。
其中⑵～⑸較多出現在初裝調試期，因此在運行期間對連接電纜的檢查，主要是⑴所示的內容。如果電纜發生故障，需要對電纜連接處用熱吹風排除潮氣后重新連接，如有必要，則更換電纜并重做接口密封。
3.2.3傳感器的檢查
通常只有在做完其他各項檢查，排除轉換器和連接電纜的因素后，才能*后下決心，拆除轉換器和連接電纜，在傳感器上檢測電極與液體接觸電阻、勵磁線圈絕緣電阻和銅電阻。必要情況下，還要卸下傳感器以檢測電極絕緣。
⑴檢測電極與液體接觸電阻
電極與液體接觸電阻值指電極與液體的接觸電阻，它反映電極和襯里附著物的大體狀況。其阻值大小主要取決于接觸面積和液體電導率。一般結構電極測量生活水和工業用水的阻值約為15kΩ，蒸溜水約為350kΩ，鹽水約為200Ω。當然電導率略有不同，測量值存在差異。
測量方法：接觸電阻的測量一般使用指針式萬用表在管道充滿液體時進行測量。測量時，用萬用表的一根表棒接電極端子，另一根表棒始終接儀表地線，待指針偏轉*大時讀取數據。通過萬用表測量接觸電阻，雖然只是確定大體的值，卻是判斷管壁狀況較方便的方法。電磁流量傳感器的電極接觸電阻*好在新裝儀表調試時即測量并記錄數據，以后每次維護時均作測量。作分析比較測得的各次電阻值，必須是用同一型號萬用表的同一測量檔測量的值。分析比較將有助于今后判斷儀表故障，省去從管道上卸下流量傳感器進行檢查。如所測電極接觸電阻值比以前增加，說明電極表面被絕緣層覆蓋或部分覆蓋；如比以前電阻值減小，說明電極和襯里表面附著導電沉積層。
⑵檢測勵磁線圈絕緣電阻和銅電阻
勵磁線圈對地絕緣電阻下降，勵磁信號將通過絕緣電阻與傳感器內阻分壓，在電極上產生電壓降，從而對儀表產生干擾信號。勵磁線圈對地絕緣電阻應不小于20MΩ。可用兆歐表來測量勵磁線圈對儀表地線之間的絕緣電阻。
測量方法：勵磁線圈銅電阻可通過用數字萬用表測量勵磁線圈兩個端子之間的電阻獲得，以判斷線圈是否良好導通和有無匝間短路現象。當勵磁線圈開路時，測量電阻值為無窮大；當勵磁線圈短路時，測量電阻值將小于出廠時的銅電阻值。
一般情況下，勵磁線圈出現故障的現象是極少的。在流量計發生故障或日常檢查時不要求一定要檢測勵磁線圈。
⑶檢測電極絕緣
檢測電極絕緣的方法是先卸下流量傳感器，放空液體，用布擦干襯里內表面，不留液漬，使之干燥。然后用500V兆歐表分別測試兩電極對地電阻。通常要求電極絕緣電阻大于100MΩ，若檢查結果確實是絕緣破壞，只能調換傳感器。