电磁流量计工作原理与典型结构、应用和选择、安装调试、故障检查和分析、流量校准和现场比对
3、检查信号电缆系统 检查流程图第3项,查连接电缆匹配是否适当?连接是否正确?绝缘是否下降? 通常人们检查电磁流量计测量流量不符的故障原因,往往忽视连接传感器和转换器之间的电缆系统,而从制造厂去现场服务调试或检查过程的故障事例中,实际上出现连接电缆的原因频度颇高。例如经常遇到以下事例:(1)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;(2)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;(3)不用规定型号(或所附)的电缆;(4)电缆长度超过受液体电导率制约束的长度上限;(5)液体电导率较低而传感器和转换器相距较远,未按规定用驱动屏蔽电缆,有些型号仪表电缆长度超过30m,电导率低于10-4S/cm时就需用2芯双重屏蔽的驱动屏蔽层。上述5种事例中(3)-(5)只会出现在初装调试期,(2)也较多出现于初装调试期。 4、调查电磁流量计传感器上游流动状况,检查传感器测量道道内壁状况 检查流程图第4项。传感器上游流动状况常因受安装空间限制,偏离规定要求,如接近产生扰流的阻流件而无足够长度的直管段,这些会引入影响测量准确的因素。特别是接近传感器上游设置调节阀或未全开的闸阀,能完满解决的唯一办法足改动传感器的安装位置;在上游直管段长度不足的情况下,安装流动调整?quot;也只能作部分改善。 测量 内壁存在淤积层或管壁被磨损,从而改变流通面积,影响测量值。这类故障的出现只有在运行一段时期后才会出现,请参阅故障案例8。 流量传感器上游流动状况偏离要求的原因绝大部分是工程设计将传感器安装在不适当位置所致;但也发生过工程设计的安装情况良好,但运行一段时间后,却出现较大误差,按常识判断为流动状况不善,似乎足不可能的,但也确实发生过,请参阅故障案例1。 5、检测电磁流量计电极与液体间接触电阻和电极绝缘 检查流程图第5项。电极与液体接触电阻值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350kD,电导率为150×10-6S/cm的生活和工业用水约为15kn,电导率为1×10-2S/cm的盐水约为200n。 用万用表在充满液体时测量电极接触电阻,虽然只是确定大体的值,却足判断管壁状况较方便的方法。准确的测量则必须用交流电桥,如"Kohlraush电桥"等测量。 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(作分析比较测得各次电阻值,必须是用同一型号万用表,同一测量档的测量值),分析比较将有助于今后判断仪表故障,省略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。 通常要求电极绝缘电阻大于100Mn,若检查结果确实足绝缘破坏只能调换传感器。检查电极绝缘的方法足先卸下流量传感器,放空液体,用布擦干衬里内表面,不留液(水)渍,干燥之。然后用500VDC兆欧表,分别测试两电极对地电阻。然而绝缘下降的原因,往往是地接线柱等浸水受潮所致,有时候用热吹风排除潮气即可恢复绝缘。 6、检查有否未纳入考核的歧管流出或流入 检查流程图第6项。当流程工艺人员发现测量流量与参照量有较大差别时,分析各种原因常聚焦于流量仪表方面而忽略测量管道歧管流出/流入的原因。工艺操作人员与去现场服务仪表工程师讨论时,常常有把握地说无歧管流出或流入。然而现场服务经验表明,作了全面检查并排除其他各种故障可能性后,最后常是有歧管流出或流入导致测量流量与所谓"实际测量"不符,这种实例不是个别的。因此有否歧管亦应作为一个方面进行调查。例如调查在作为参照量(如超声流量计、容器和水池等)测量点与电磁流量计之间的管道有否歧管,阀门是否紧闭,此外也应检查容器或水池是否连有其他流出流入源。 ①流动调整器(流动整流器)是置于管道内的多孔板或由较小管束(或格栅板)组成的一种管件,用来减少(或消除)漩涡和改善流速分布畸变,以达到缩短直管段长度的目的。 |
图8 电磁流量计输出信号超满度值检查流程 |
一、故障原因 电磁流量计输出信号超满度值的故障原因来自4个方面,即:传感器方面、连接电缆方面、转换器方面、连接于转换器输出的后位仪表方面。每个方面又各有多种原因,其主要如下所列: (1)传感器方面--电极间无液体连通,从液体引入电干扰; (2)连接电缆方面--电缆断开,接线错误; (3)转换器方面--与传感器配套错误,设定错误; (4)后位仪表方面--未电隔离,设定错误。 二、检查程序 图8所示是检查输出信号超满度值的流程。检查首先足判别故障原因来自转换器之前(即流量信号上游)还足在转换器以及其后之后位仪表,然后按流程全面考虑作初步调查和判断,再逐项细致检查和试排除故障。流程所列检查项目顺序的先后原则是:(1)可经观察或询问了解毋须较大操作在前,即先易后难;(2)按过去现场检修经验,出现频度较高而今后可能出现概率较高者在前;(3)检查本身的先后要求。若经初步调查确认是后几项故障原因,亦可提前检查。 三、故障检查和采取措施 本小节分节讨论上述来自4个方面故障原因的检查方法和采取措施。 1、判别故障原因在转换器之前还是在转换器及其后之下位仪表 检查流程图第1项。故障在转换器之前,即在传感器和传感器/转换器之间的信号电缆(一体型电磁流量计信号连接线,在仪表内部,一般极少出现故障);之后即在传感器本身及其后积算器或流量计算机等下位仪表。 先在管系和流量传感器内通水,静止无流动状态下将转换器两信号端子和功能地或保护地端子短路,观察转换器输出信号足否到零。若能到零,则可初步判断故障在转换之前而不在转换器本身及后位仪表,下一步可先重点检查连接电缆和传感器(即流程图第2项);若不能到零,则检查重心应在转换器和后位仪表(即流程图第3、4、6、7项)。 2、确认信号电缆完好性和两电极场与液体充分接触。 检查流程图第2项。若信号回路断开,输出信号将超满度值,因此本检查项目主要是核实流量信号回路完整通畅。信号回路包括电缆及其连接端子,流量传感器一对电极和电极间液体。除检查电路通断外,还应核实电缆型号,各接点的连接正确性,绝缘是否达到要求等。流量传感器电极末接触到液体(两电极均末接触到液体或一只电极末接触到,同样也断开了信号电缆,必须如图3所示将流量传感器改装到能充满液体位置等排除电极与液体末接触的原因。 3、复核转换器设定值的正确性,核查零点和满点 检查流程图第3项。分离型电磁流量计出厂时,一般转换器和传感器按合同规定口径及流量及设定参数实流校准,传感器和转换器必须一一对应。因此,先检查配套是否正确,再检查转换器仪表常数和各参数是否符合。然后再用模拟信号器复查零点。一体型仪表毋需检查本项。 4、检查下(后)位仪表 检查流程图第4项。电电磁流量计输出流量信号传送给流量积算器,流量计算机等下位仪表。若后位仪表带电连接(即有源负载),负载上电源回授损坏转换器输出电路,出现输信号超满度值现象,要采取电隔离措施。 转换器输出回路有允许接地和不允许接地两种类型。若是允许接地者,输出仍超过满度值,转换器有故障;若是不允许接地者误接地,只要去除接地就可运行正常。 5,检查从液体引入电干扰 检查流程图第5项。在无激磁电流情况下,用万用电表或示波器在两电极检测干扰电势。这一故障现象常出现于制碱工业氯化纳电解工序等和阴极保护管线上,可采取将电磁流量传感器与管线绝缘的措施,使电极与液体处于同电位。请参见案例12(第24页)。 6、查转换器本身 转换器本身故障引起输出信号超满度值的原因较为复杂,它可由转换器内各单元线路中某一环节引起的,因类型(模拟式或数字式)而有较大差别。对于一般使用单位;可利用当代电磁流量计线路板分成可互换相互独立的单元,采取试换备用线路板(或临时借用同型号其他运行正常仪表的线路板)以替代法检查判别。 先检查流程图第6项,即查输入/输出电路。按模拟电路转换器或数字电路转换器两种类型各自特点上,着重检查几个环节,对模拟电路转换器应从反馈回路是否开路,输出回路有否损坏为主;对数字电路转换器应从ND转换电路和输出回路分析为主要检查环节。 然后检查流程图第7项,即查转换器其他电路。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
本章前文作电磁流量计故障类型分析和故障检查时,对故障源头作了一些描述,本节则进一步讨论故障源头,并例举13个具体案例。这些案例除注明外均为笔者及其同事们的实践经验。一种故障源头会表现出多种故障现象,汇总如表7.2所示。
源自管道系统和相关设备引电磁流量计故障源主要有:1、安装不善;2、未满管;3、管系储留气体;4、不断吸入气体;5、往复泵或控制阀振荡产生的脉动流;6、使用过程中流动状态变化。 1、安装不善 安装不善的例子有:(1)流量传感器与连接管道间内径匹配失当,相差过大,(1S091(4:1991规定:在没有制造厂推荐的情况下,连接管内径不得小于流量传感器内径,不得大寸:内径的3%);(2)流量传感器与管道间垫圈突人流通通道;(3)邻近流量传感器前挠流件产生严重流速分布畸变或旋转流,直管段不足。这些原因主要引起流量测量值与实际值不符,有时也会出现输出晃动。 案例1 本实例虽非上文例举的安装不善直接引起的,但其因故却与流量传感器进入端垫圈进入流通通道相同。 上海某水厂两根输水管各用二台串联DNl400仪表计量出厂成品水,分别由发送方(水厂)和接收方掌握。第一台传感器上游离全开蝶阀距离约5米与下游第2台传感器相距约2.5米,上游直管段长度略嫌不足。1997年启用,发现其中一根管线两台仪表计量值相差15%,半年后差值略有减小,为10%。除未检查传感器测量管内部状况外,作了全面检查和分析,未找出故障原因,成为悬案。直到1998年下半年卸下传感器发现进口管道水泥衬里大块脱落,堆积在传感器进口处高度达300-350mm(目测)。这些堆积物导致进入传感器水流流速分布严重畸变,即管道下部约有0.25D高度的弓形截面障碍物挡住了水流。清除障碍即恢复正常。对于差值半年后从15%减小到10%,可以解释为开始时堆积高度比300-350mm高,在流动冲刷下高度降低,差值也随着减小。大口径流量传感器卸下管线或进入管道检查内部,必须停止流动,涉及面广,通常只能在排除其他故障的可能性后,放到最后进行。 2、未满管 由于背压不足或流量传感器安装位置不良,致使其测量管内液体未能充满,故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水平管道中呈分层流或波状流,故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符;若流动是气泡流或塞状流,故障现象除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动。若水平管道分层流中流通面积气相部分增大,即液体未满管程度增大,亦会出现输出晃动。若液体未满管到液体表面在电极以下,则会出现输出超满度现象。 案例2 某造船厂有一台DN80mm电磁流量计测量水流量,运行人员反映关闭阀流量为零时,输出反而达到满度值。现场检查发现传感器下游仅有一段短管,水直接排人大气,截止阀却装在传感器上游(如图3虚线1位置),阀关后传感器测量管内水全部排空。将阀改装到位置2,故障便迎刃而解。这类故障原因在售后服务事例中足经常碰到的,当属工程设计之误。 3、管系潴留气体 管系潴留气体的一种原因是启用前未能排净管内空气,剩留气体积聚在管系高点,流动时被液体夹带,呈气泡状流出;另一原因足液体中夹带小气泡逐渐聚集,潴留在管系高点。故障表现为流量测量值和实际值不符以及输出晃动。 案例3 南京某石化厂以DNl000mm管道引长江水,管道长10km顺地势起伏途经小丘,在小丘顶装DN700mm仪表。管系投入运行,电磁流量计不能正常工作,经现场检查发现电磁流量传感器及其附近有水流声的不正常现象。初步分析认为管系启用后未能将管道内空气排净,而工程设计未在高点装排气阀而无法放气。测量电极信号高达4mV(大部分为干扰电势),因不能停水无法进一步检查和排除故障。数月后制造厂维修人员再次随访,此时不再有水流声,因经过一段时间流动,剩留空气随水流带走,重新调试即能使之正常运行。 案例4 广西某水厂在郊区山头设置清水池,利用水池高度势能发送成品水。运行人员反映计量出水量的DN700mm电磁流量计有时候流量显示不稳。晃动达百分之十几到百分之二十,误差也大,估计相差约20%。现场考查发现水池如图7-9所示安装流量传感器,水位高度不足就会卷入气泡,甚至流量传感器测量管内不能充满。如水位降至A线时,虽高出吸入口顶端,但高出不多,还会在C处产生旋涡,将水位表面空气卷入形成气泡,使显示晃动;若水位降到B,测量管将不满管。我们建议如图虚线所示装一弯头,扩大水池有效容量,减少吸入气泡的机会,弥补原设计的不足。这类实例是经常遇到的。 图9 易卷入气泡安装例 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5、往复泵或控制阀振荡产生脉动流 往复泵泵送液流而测量点又未远离泵,脉动流会使电磁流量计输出晃动,有时候还会产生测量误差。为减缓脉动对仪表的影响,通常可采取提高电磁流量计激磁频率或增加电阻尼;在管系方面可增装气室等阻尼装置。管系流量控制失配使控制阀启闭振荡也会形成脉动流。 |
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