二级技师论文

技师论文

电磁流量计的安装和故障分析

姓 名： 白 鹏

职 业: 化工仪表维修工

身份证号：[***********]

鉴定等级： 二级技师

单 位：银川慧特安环保科技有限公司

完成日期： 2017年2月

流量是化工生产中重要的测量参数之一, 而电磁流量计在化工应用越占流量仪表总数的5%-7%。电磁流量计由于具有压力损失小耗能小、测量范围宽等优点, 所以在自动化越来越高的化工生产中, 电磁流量计已被广泛应用。

关键词：压力损失

测量范围

目 录

一、工作原理 . ................................................ 4

二、各种介质对测量的影响 ..................................... 4

2.1流速分布的影响 . ................................................................................................................ 4

2.2磁场边缘效应对测量的影响 . ............................................................................................ 5

2.3流量传感器安装 . ................................................................................................................ 5

三、电磁流量计使用中的常见故障分析 ........................... 6

3.1安装造成的故障 . ................................................................................................................ 6

3.2运行期故障......................................................................................................................... 6

3.3运行环境方面 . .................................................................................................................... 7

三 传感器故障简易判断 ........................................ 9

四 结束语 . .................................................. 10

五 参考文献 . ................................................ 11

原油开采技术的改进降低了重质原油的开采成本，炼油企业为了降低成本，越来越多地选择加工重质原油。过去发电，制造合成气的企业大量使用重质燃料油或改用煤或其它燃料，造成重质燃料油市场逐步萎缩，而市场对高质量清洁汽柴油有更多的需求，劣质渣油转化技术越来越受到重视。焦化工艺由于技术成熟，渣油转化率高，原料适应性强，生产成本低，被广泛用于重油深加工。

一、工作原理

电磁流量计一般由传感器和转换器两大部分组成, 是基于法拉第电磁感应定律原理传感器测量管上下各装有励磁线圈. 由转换器提供励磁电流产生磁场充满测量管道, 一对或多对电极装

在测量管内壁与磁场方向垂直与液体接触来检测并引出感应电动势, 通过信号线送到转换器进行信号处理, 它基于法拉第电磁感应定律 导电液体在磁场中做切割磁力线运动时, 导体中产生感应电势. 其感应电势E,E=KBV—D

式中 K-------仪表常数

B-------磁感应强度

V-------测量管道截面内的平均流速

D-------测量管道截面的内径

测量流量时, 导电性液体以速度V 流过垂直于流动方向的磁场导电性液体的流动在测量电极上感应出一个与平均流速成正比的电压 由此可以得出通过管道的体积流量为

Q=0.785DE/KB

式中 Q--------体积流量

E--------感应电势

由此式可知, 当测量管结构、磁场感应强度一定时, 体积流量与感应电势成正比。感应电势由电极检出送转换器智能化处理显示或输出。

二、各种介质对测量的影响

2.1流速分布的影响

由流体力学知道, 液体在管道内流动时, 管道横截面上各点的流速是不相等的, 但不管是层流还是紊流, 经一定距离的直管段后, 流速分速即可成为轴对称分布, 流速在管轴中心处为最大, 在管壁处为零, 其平均流速为V, 只要流速分布相对测量管中心轴为对称的则在电极上产生的感应电动势大小与各点的流速分布状态无关。而只是与被

测液体的平均流速成正比。因此 流速分布为轴对称是均匀磁场型电磁流量计必须满足的工作条件之一。

假如流速分布相对管中心轴为非对称时, 虽然总的流量相同, 但在电极附近感应电动势大。所

以测得的信号比实际流量值大。相反, 在与电极成90°的地方感应电动势小所得的信号比实际流量值小, 造成测量误差。因此, 为了使流速度分布轴对称流量计前加直管段是必要的。

2.2磁场边缘效应对测量的影响

若假定沿流体的流动方向上磁场始终是均匀的。实际上, 这意味着沿管轴方向上的磁场为无限长, 而实际流量计的磁场是有限长的, 所以就必须考虑有限长磁场产生的边缘效应对测量的影响。假定管壁是绝缘的, 电极附近磁场大致是均匀的, 两端则逐渐减弱, 形成不均匀的边缘。最后下降为零。这样使得液体内部电场E 也不均匀将产生涡电流。由涡电流所产生的二次磁通反过来改变磁场边缘部分的工作磁通使磁场的均匀性进一步遭到破坏。这时在电极上测得的感应电动势与无限长磁场下的感应电动势大小不一样产生了误差。假如管壁是导电的, 由于导电管壁的短路作用, 磁场边缘效应就会更加明显。随着管壁导电率和壁厚的变化这种影响也将更见明显, 从而导致电极上感应电动势的损失增加。对电磁流量计来说测量管壁绝缘是非常必要的。所以管壁通常要涂上绝缘层。若被测介质中含有导磁性物质磁场边缘效应就更复杂。由于导磁物质的存在使磁场发生严重畸变, 造成测量的非线性。所以对于所测液体中含有液态金属的, 一般采用直流励磁以减少磁场边缘效应。

2.3流量传感器安装

(1) 对安装场所的要求。

1. 测量混合相流体时, 选择不会引起相分离的场所, 测量双组分液体时, 避免装在混合

尚未均匀的下游, 测量化学反应管道时, 要装在反应充分完成段。

2. 尽可能避免测量管内变成负压。

3. 选择震动小的场所, 特别对一体型仪表。

4. 避免附近有大电机、大变压器等 以免引起电磁场干扰。

5. 易于实现传感器单独接地的场所。

6. 尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体。

7. 环境温度在-25～60℃范围内, 环境相对湿度在10%～9O%范围内, 尽可能避免阳光直射。

8. 液体应具有测量所需的电导率, 并要求电导率分布大体上均匀。因此流量传感

器安装

要避开容易产生电导率不均匀场所, 例如其上游附近加入药液加液点最好位于传感器下游。

(2) 直管段长度要求

电磁流量计对前后直管段要求比较低. 对于90o 弯管、T 形三通、同心异径管、全开闸阀后通常只要离电极中心线, 不是传感器进口端连接面5倍直径长度的直管段, 不同开度的阀则需1OD, 下游直管段为3D 。测量不同介质的混合液体时, 混合点与流量计之间的距离最少要大于30D.

(3) 安装位置和流动方向

传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可不受限制。但测量固、液两相流体最好垂直安装自下而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重, 低流速时固相沉淀等缺点。水平安装时要使电极轴线平行于地平线, 防止由于液体中偶存气泡擦过遮住电极表面造成绝缘也可防止底部的电极被沉积物覆盖。垂直安装时, 应使流动方向向上.

这样可以使无流量或小流量时, 流体中夹杂的较重

固态颗粒下沉而较轻的肢肪类物质上升离开流量计的传感器电极区。

(4) 接地

传感器必须单独接地, 接地电阻100Ω以下。分离型原则上接地应在传感器一侧转换器接地应在同一接地点。

三、电磁流量计使用中的常见故障分析

3.1安装造成的故障

仪表安装常见的故障通常由安装不妥、磁场干扰以及流体特性影响等原因引起。安装方面通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障。常见的如将传感器安装在易积聚气体的管路最高点或安装在自上而下的垂直管上可能出现排空或传感器后无背压流体直接排入大气而形成测量管内非满管。这种故障可根据安装要求避免。

3.2运行期故障

运行期故障是电磁流量计经调试并正常运行一段时期后出现的故障。常见的运行期故障一般由流量传感器内壁附着层、雷电打击、磁场干扰以及环境条件变化等因素引起。

3.3运行环境方面

通常主要是管道杂散电流干扰、空间电磁波干扰、大型电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好的单独接地保护就可获得满意结果。空间电磁波干扰一般经信号电缆引入, 通常采用单层或多层屏蔽予以保护。

(1) 液体中含有气泡导致测量不准或测量值波动。

液体中泡状气体的形成有从外界吸入和液体中溶解气体(空气) 转变成游离状气泡两种途径。

若液体中含有较大气泡，则因经过电极时能遮盖整个电极使流量信号输人回路瞬时开路导致输出信号出现晃动。最简单的判别方法是当遇到晃动时, 切断磁场的励磁回路电流，如果此时仪表依然有显示且不稳定时。说明大多是由于气泡影响造成. 如果此时以指针式万用表测量电极电阻，可测量到电极的回路电阻要比正常时高. 但该测试需要靠专业人员长期积累的测试经验和数据。对于被测介质中含有空气的情况。如果判断是由安装位置引起的，如因电磁流量计装在管系高点而贮留气体或外界吸人空气造成流量计晃动的话，更换安装位置是最彻底的解决方法。在管线最低点或采用U 型管安装。但很多应用情况是口径较大或者安装的位置不易改换，建议在流量计上游安装集气包和排气阀。

(2)非满管导致测量不准

非满管现象可以看作液体中含有气泡的一种极端情况。液体未充满管道可分为液面高度高于测量电极水平面或低于水平面两种情况。当管内液面高于电极水平面时, 若管系的前后直管段比较理想时, 电磁流量计的测量大多能够稳定, 但流量计所计量的液体体积包含了管内的气体体积, 故这种测量存在着很大的测量误差。当管内液面高度低于电极表面时, 此时电极裸露在空气中, 测量回路实际处于开路状态。电磁流量计的测量值和输出处于随机的状态不停地晃动或是满度。非满管的情况大多出现在靠流体自流或流量计后无任何背压的直接排放口。对于这种情况可采用前述气泡判别的方法, 此时以指针式万用表测量电极电阻, 可发现电极的回路电阻明显变高, 若以水对比, 万用表以1 k 的量程测量, 所测得的阻值不会大于1 0 0 W大于此值可判定电极回路异常, 在排除电缆开路的前提下, 判定空管是可信的。如果条件允许的话, 还可观察流量计后端液体排放口, 当排放出的液体明显不充满即可判断电磁流量安装为非满管。

（3）电极腐蚀导致测量不准

在排除气泡的因素后有因电极腐蚀而造成测量值晃动的情况, 且都以传感器失效而告终。由于电极材料选择不当造成电极被液体所腐蚀, 从而导致流量计输出晃动。 由于电极材料不耐腐蚀所造成的故障只有在电极被腐蚀后才会表现出来之前通常无法判别。因此解决方法只有更换新的电极。在购买流量计时要了解被测介质的属性。

（4）电极结垢及电极短路导致测量不准。

极短路的判别比较简单, 若被测介质中含有金属物质时, 电极短路较易诊断, 此时

测量值明显偏或趋于零。但这种现象在日常运行中并不多见。因电磁流量计经常应用于原水和污水等计量环境电极结垢的发生几率较高。当电极结垢时, 表现为信号逐渐减小直至绝缘而使得信号回路开路. 此时流量信号被隔绝。 当被测介质的粘度较高时易在管壁附着和沉淀。若附着的介质是比被测液体电导率高的导电物质, 则信号电势被分流而不能工作, 即电极短路; 若是非导电层, 即为通常的电极结垢, 则使电极开路而不能工作, 若附着于衬里管壁异物层为氧化铁锈层或以金属为主要成分的染料, 其电导率大于液体电导率, 测得的流量值将比实际流量值低; 因此在停车时候对测量污水或煤浆的流量计应该定时清理污垢。

（5）电导率过低导致测量不准

电导率低于下限值, 会产生测量误差直至不能稳定工作, 使用时出现波动现象, 电导率超过下限值即使再变化时, 此时测量的示值误差几乎恒定。液体电导率可查阅有关手册, 若缺少现成数据时, 则可用电导率仪取样测定。但有时候现场并不配备电导率仪, 因此最简单的方法可以用万用表测出液体的接液电阻。再用同样的方法测试现场普通自来水的接液阻比较两者的测试结果。. 若介质的接液电阻比自来水大一个数量级, 此时介质的电导率约电导率过低超出了仪表所容许的测量范围, 此时唯一的解决方法是选用其它能满足要求的低电导率电磁流量计。.

（6）衬里变形导致侧量不准

衬里变形, 大多发生在氟塑料的衬里造成这种现象的原因有两种:一是蒸汽渗透引起氟塑料衬里的热扩散现象所谓热扩散是当管道内介质流过氟塑料衬里时 所发生的自然的物理现象通常渗透的程度主要取决于衬里材料、液体和蒸汽的 类型、衬里的厚度、衬里内外的温差和管道压力等多个因素; 二是氟塑料衬里特 别是聚四氟乙烯衬里本身的工艺结构。因为聚四氟乙烯与管壁间仅靠压贴无粘结力, 故不能用于负压管道 。衬里变形在现场一般无法判别现用的判别方法是在实际应用过程中发觉流量误差较大时即将传感器从工艺管道上拆下后以肉眼观察, 但此时衬里的故障往往已经形成。因此选择流量计时一定要注意选择符号该介质的衬里。

（7）外部强电场干扰导致测量不准

由于流量信号小易受外界干扰影响, 而干扰源主要有管道杂散电流、静电、电磁波和磁

场等。电磁流量计的设计制造应符合电磁兼容性要求. 在规定辐射电磁场环境下能正常工作。但现场应用表明强磁场干扰会导致磁场回路饱和或外部磁场进人电磁流量计的磁场回路并形成杂散磁场而影响输出的线性度。电场干扰则是由于噪声破坏测量管内的电势平衡造成输出信号波动异常。为了减少外部磁场对流量计的干扰, 我们要在远离强磁场源的位置安装电磁流量计传感器。另外采取增强屏蔽措施来防止强电场的干扰等。也可以将电磁流量传感器与管道的连接处做绝缘处理。

（8）雷电打击

雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流使仪表损坏。它主要通过电源线、传感器与

转换器之间的流量信号线等途径引入, 过引起瞬时高电压和浪涌电流大多从控制室电源线引入的，因此控制室电源线一定做好接地和防雷措施。

三 传感器故障简易判断

1、线圈检测

线圈电阻与仪表规格、口径有关. 一般在15---150欧姆之间, 线圈与电极、仪表外壳电气上是绝缘的断开与转换器接线后可用万用表检测。对于电磁流量计绝缘的概念是大于20 MΩ。

2、电极检测

当管道内无介质时, 电极间绝缘≥20 MΩ当管道内有介质时, 电极间电阻与仪表口径、介

质电导率有关口径越大电阻越大、电导率越高电阻越小

3、转换器检测

线圈供电回路检测线圈供电通常是“正”、“负”交变的方波恒流源, 其电流值大约是±50---300mA 不能用万用表直接测量。可以在有流量时 利用仪表的瞬时流量显示间接检测。

不更改任何接线时仪表有一个瞬时流量值, 例如 “+100m3/h”。 将接线端励磁线反接仪表应当显示“-100m3/h”。将接线端励磁线断开仪表应当显示“0m3/h”。

4、输出回路检测

根据仪表显示的瞬时流量和量程换算出4—20mA 电流值用万用表电流档测量。

结束语

随着现代科学技术的不断发展进步, 电磁流量计的设计新材料的应用, 其生产工艺越来越成熟，对仪表的防护等级也日渐提高电磁流量计使用性能更加稳定。因此, 只要我们对电磁流量计发生的各种类型的故障及其产生原因进行深刻分析, 并且严格按标准进行安装和使用, 就可以轻松的对电磁流量计进行日常维护。

技师论文 电磁流量计的安装和故障分析

参考文献

[1]《仪表维修工技术问答》 庄绍君

[2]《化工仪表维修工技能考核和资格鉴定》 刘慧敏 岳苓水

[3]《化工仪表及自动化》 林德杰主编

[4]《反激式开关电源原理及设计》 宁武，陈永真

[5]《化工仪表及自动化》 化学工业出版社

[6]《现场仪表分册》 化学工业出版社