1.引言
流量是化工生產中重要的測定參數(shù)之一,而電磁流量計在化工應用中約占工業(yè)流量儀表總數(shù)的5%-6.5%,特別是2000年以來,這個數(shù)值仍有上升趨勢。在工業(yè)生產過程各種參數(shù)(如壓力、溫度、液位等)的測量中,以流量測量zui為復雜,也是較難準確測量的參數(shù)。在數(shù)十種常用流量測量儀表中,電磁流量計因其本身的優(yōu)勢和特點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(jiān)控還是計量,電磁流量計都能做到測量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護。
2.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,即導體在磁場中切割磁力運動時在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示在EMF測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時,則會產生感應電勢,由管道內部的兩個電極測量并引出感應電壓。測量管道通過不導電的內襯(橡膠,特氟隆等)實現(xiàn)流體與測量電極的電磁隔離。假設電磁感應線圏產生磁場強度B(T)為恒定,產生的感應電壓Ue(V)正比于流體平均速度V(m/s),系數(shù)為k,測量管內徑L(m)為已知,則體積流量Qv(m3/s)可通過如下公式計算:
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圈,通勵磁電流后產生磁場穿過測量管,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
3.電磁流量計的性能
適用于電導率大于5uS/m的導電液體,介質的zui高壓力為4Mpa,介質的溫度范圍為-60~180℃,具有測量精度高、量程比大(zui大可達1000:1)、系統(tǒng)無壓力損失、附加功能多等特點。前后直管段為5D和2D。電磁流量計的傳感器zui高防護等級可達IP68(潛水型),有普通型、隔爆型和本安型三類產品。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必須保持水平方向,且與管道中心線互相垂直。電磁流量計的傳感器一定要安裝在不產生氣體的管道上,同時液體必須充滿管道。用于易粘附、沉積、結垢等介質時,流速要求應不低于2m/s,zui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。
4.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候都能充滿介質,不得有不滿管現(xiàn)象或者有大量氣泡能過傳感器(圖3)傳感器水平安裝時電極中心軸線盡量水平(圖4)。對于液固兩相介質,zui好是垂直安裝(圖5)。
傳感器應遠離大功率變頻器或強磁場源。外磁場強度400mA(圖6)。保證直管段長度(圖7)。工藝管道密封橡膠墊接地法蘭應同心,不得相互錯位,避免產生漩渦流,影響流量信號(圖8)。
在傳感器臨近管道進行焊接或火焰切割時,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.選擇震動小的場所,特別對一體型儀表;
C.避免附近有大電機、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
d.易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所;
e.盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體;
f.盡可能避免受陽光直照。
5.電磁流量計實際應用故障的分析
5.1故障現(xiàn)象
在某次調度值班中,發(fā)現(xiàn)在合成車間一個重要裝置內的一個電磁流量計的流量數(shù)值有時會出現(xiàn)大幅度跳動,特別是在開車的時候,從趨勢圖上看出流量波動很大,趨勢圖雜亂,已經無法正確辨讀現(xiàn)場實際流量值。
5.2故障分析
安排技術人員進行故障排査。首先排除調度集控室到現(xiàn)場流量計之間的網絡波動及時鐘不同步問題,又對現(xiàn)場儀表安裝、電極、接地反復檢查,均無問題,直査不出原因。一個偶然的機會,在混合罐內的攪拌器停運后發(fā)現(xiàn)流暈數(shù)值穩(wěn)定了,繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn),此攪拌器是側壁安裝,且其位置距流量計管線出口位置僅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,從而使流量計出口流速不穩(wěn),使流量值產生跳動。之前安裝位置原理參見圖9電磁流量計安裝在位置A,其前后直管段長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(xiàn)較大波動。
5.3更改方案
經過技術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。經過設計,將流量計從位置A移動到位置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,徹底解決了此次流量計流量值跳動故障。改動后安裝位置原理參見圖10。
5.4其他故障
在實際應用中,還會遇到各種各樣電磁流量計的故障現(xiàn)象,如:指示與實際流量結果不一致、零點不穩(wěn)定、無指示、液晶數(shù)字顯示連續(xù)降數(shù)等等現(xiàn)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,使用過程中要愛惜維護,遇到故障時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.檢查流量計管線閥門是否全部打開,管道是否充滿液體,流量計是否在接近流量范圍上限值流量下工作；
b.檢查儀表電源開關、保險絲等供電設施是否正常;檢查故障點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(shù)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(guī)定內容檢査。
6.結束語
電磁流量計作為工業(yè)流量測量儀表的一種,對工業(yè)自動化的發(fā)展起著重要的作用。為了更好的發(fā)揮自動化儀表對工業(yè)自動化的支持和推動作用,自動化儀表**人員在具備一定的**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,才能滿足企業(yè)需求,才能更好的為企業(yè)發(fā)展。
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