智能電磁流量計故障檢查和分析之詳細描述

摘要：闡述智能電磁流量計在實(shí)際應用中出現的故障檢查、分析以及采取的措施。
1 工作原理
智能電磁流量計是應用電磁感應定律，即：導電體在磁場(chǎng)中運動(dòng)產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，而感應電動(dòng)勢又和流量大小成正比，通過(guò)測電動(dòng)勢來(lái)反映管道流量的原理而制成的，用來(lái)測量導電流體的體積流量（見(jiàn)圖1）。工業(yè)上多用以測量水、礦漿、各種酸、堿、鹽等腐蝕液體等介質(zhì)的流量。

2 智能電磁流量計的特點(diǎn)
（1）智能電磁流量計的變送器結構簡(jiǎn)單，沒(méi)有可動(dòng)部件，也沒(méi)有任何阻礙流體流動(dòng)的節流部件，所以當流體通過(guò)時(shí)不會(huì )引起任何附加的壓力損失，同時(shí)也不會(huì )引起諸如磨損，堵塞等問(wèn)題。特別適用于測量帶有固體顆粒的礦漿，污水等液固兩相流體，以及各種粘性較大的漿液等。同樣，由于其結構上無(wú)運動(dòng)部件，故可通過(guò)附上耐腐蝕絕緣襯里和選擇耐腐材料制成電極，起到很好的耐腐蝕性能，使之可用于各種腐蝕性介質(zhì)的測量。
（2）智能電磁流量計是一種體積流量測量?jì)x表，在測量過(guò)程中，它不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及電導率（在一定范圍內）的影響。
（3）智能電磁流量計的量程范圍極寬，同一臺智能電磁流量計的量程比可達1:100。此外，智能電磁流量計只與被測介質(zhì)的平均流速成正比，而與軸對稱(chēng)分布下的流動(dòng)狀態(tài)（層流或紊流）無(wú)關(guān)。
（4）智能電磁流量計無(wú)機械慣性、反應靈敏，可以測量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，而且線(xiàn)性好。因此，可將測量信號直接用轉換器線(xiàn)性地轉換成標準信號輸出，可就地指示，也可遠距離傳送。
3 故障類(lèi)型
智能電磁流量計運行中產(chǎn)生故障的第一類(lèi)為儀表本身故障，即儀表結構件或元器件損壞引起的故障；第二類(lèi)為外界原因引起的故障，如安裝不妥流動(dòng)畸變，沉積和結垢等。
智能電磁流量計按照故障發(fā)生時(shí)期分類(lèi)，可分為：調試期故障和運行期故障。調試期故障出現在新裝用后調試初期，主要原因是儀表選用或設定不當，安裝不妥等。運行期故障是在運行一段時(shí)期后出現，主要原因有流體中雜質(zhì)附著(zhù)電極襯里，環(huán)境條件變化出現新干擾源等。
智能電磁流量計按故障外界源頭分析來(lái)自3個(gè)方面：
（1）管道系統和安裝等方面引起的；
（2）環(huán)境方面引起的；
（3）流體方面引起的。來(lái)源（1）主要在調試期表現出來(lái)；來(lái)源（2）和
（3）則在調試期和運行期均會(huì )出現。
4 調試期故障
本類(lèi)故障在智能電磁流量計初始裝用調試時(shí)就出現，但一經(jīng)改進(jìn)排除故障，以后在相同條件下一般就不會(huì )再度出現。常見(jiàn)調試期故障主要有安裝不妥、環(huán)境干擾、流體特性影響3方面原因。
4.1 管道系統和安裝等
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見(jiàn)的是將流量傳感器安裝在易積聚儲留氣體的管網(wǎng)高點(diǎn)；流量傳感器后無(wú)背壓，液體經(jīng)過(guò)直排進(jìn)入大氣，形成其測量管內非滿(mǎn)管；裝在自上向下流的垂直管道上，可能出現排空等。
4.2 環(huán)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(chǎng)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(mǎn)意測量，但如遇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?？臻g電磁波干擾一般經(jīng)信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。
4.3 流體方面
（1）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(huì )使輸出信號波動(dòng)，若氣泡大到流過(guò)電極遮蓋整個(gè)電極表面，使電極信號回路瞬時(shí)斷開(kāi)，輸出信號將產(chǎn)生更大波動(dòng)。
（2）電極材質(zhì)與被測介質(zhì)選配不善
選配不善，產(chǎn)生鈍化或氧化等化學(xué)作用，電極表面形成絕緣膜，以及電化學(xué)和極化現象等，均會(huì )妨礙正常測量。
5 運行期故障
經(jīng)初期調試并正常運行一段時(shí)期后在運行期間出現的故障，常見(jiàn)故障原因有：流量傳感器內壁附著(zhù)層，雷電擊，環(huán)境條件變化。
5.1 內壁附著(zhù)層
由于智能電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會(huì )遠比其他流量?jì)x表多，出現內壁附著(zhù)層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著(zhù)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(zhù)層，電極間電動(dòng)勢將被短路；若是絕緣性附著(zhù)層，電極表面被絕緣而斷開(kāi)測量電路。后兩種現象均會(huì )使儀表無(wú)法工作。
5.2 雷電擊
雷電擊在線(xiàn)路中感應瞬時(shí)高電壓和浪涌電流，進(jìn)入儀表就會(huì )損壞儀表。雷電擊損儀表有3條引入途徑：電源線(xiàn)、傳感器與轉換器間的流量信號線(xiàn)和激磁線(xiàn)。然而從雷電故障中損壞零部件的分析，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(xiàn)路引入的，其他兩條途徑較少。還從發(fā)生雷擊事故現場(chǎng)了解到，不僅智能電磁流量計出現故障，控制室中其他儀表也常常同時(shí)出現雷擊事故。
5.3 環(huán)境條件變化
主要原因是干擾源不在調試期出現而在運行期間再介入的。例如一臺接地保護并不理想的智能電磁流量計，調試期因無(wú)干擾源，儀表運行正常，然而在運行期出現新干擾源（如測量點(diǎn)附近管道或較遠處實(shí)施管道電焊）干擾儀表正常運行，出現輸出信號大幅度波動(dòng)。
6 故障現象和采取措施
6.1 智能電磁流量計常見(jiàn)故障現象有：
（1）無(wú)流量信號；
（2）輸出晃動(dòng)；
（3）零點(diǎn)不穩；
（4）流量測量值與實(shí)際值不符；
（5）輸出信號超滿(mǎn)度值。
6.2 無(wú)流量信號輸出檢查和采取措施
（1）故障原因
無(wú)流量信號輸出大體上可歸納為5個(gè)方面故障原因：
1）電源未通等電源方面故障；
2）連接電纜（激磁回路，信號回路）系統方面故障；
3）液體流動(dòng)狀況方面故障；
4）傳感器零部件損壞或測量?jì)缺诟街?zhù)層引起等方面的故障；
5）轉換器元器件損壞方面的故障。
（2）檢查程序
先按全面考慮作初步凋查和判斷，然后再逐項細致檢查和試排除故障。檢查順序的先后原則為：
1）可經(jīng)觀(guān)察或詢(xún)問(wèn)了解毋須較大操作的在前，即先易后難；
2）按過(guò)去現場(chǎng)檢修經(jīng)驗出現的故障頻度或售后可能出現的故障；
3）檢查本身的先后要求較高者在前。若經(jīng)初步調查確認是后幾項故障原因，亦可提前作細致檢查。
（3）故障檢查和采取措施
1）查電源方面故障
首先確認己接入電源，再檢查電源各部分。查主電源和激磁電流熔絲，若接入符合規定電流值時(shí)，新熔絲再通電而又熔斷，必須找出故障所在點(diǎn)。查電源線(xiàn)路板輸出各路電壓是否正常，或嘗試置換整個(gè)電源線(xiàn)路板。
2）檢查連接電纜系統方面故障
分別查連接激磁系統和信號系統的電纜是否接通，連接是否較好。
3）檢查液體流動(dòng)方向和管內液體充滿(mǎn)性
液體流動(dòng)方向必須與傳感器殼體上箭頭方向一致。對于能正反向測量的智能電磁流量計，若方向不一致雖仍可測量，但設定的顯示流動(dòng)正反方向不符，必須改正之。若拆傳感器工作量大，也可改變傳感器上箭頭方向和重新設定顯示儀表符號。管道未充滿(mǎn)液體主要是管網(wǎng)工程設計或傳感器安裝位置不妥，使傳感器測量管內不能充滿(mǎn)液體。應采取措施，避免安裝如圖2所示a，e位置和以虛線(xiàn)管排放時(shí)b位置，改裝到c，d位置。

4）檢查傳感器完好性和測量管內壁狀況
主要檢查各接線(xiàn)端子和激磁線(xiàn)圈完好性，以及測量管內壁狀況。
激磁線(xiàn)圈及其系統出現的故障常有：
①線(xiàn)圈斷開(kāi)；
②線(xiàn)圈或其端子絕緣下降；
③匝間短路。
三類(lèi)故障中以絕緣下降出現的頻度相對較高。線(xiàn)圈斷開(kāi)和絕緣下降可用萬(wàn)用表和兆歐表檢查。
傳感器激磁線(xiàn)圈回路絕緣下降的故障出現頻度相對較高的原因是，電氣外殼防護等級IP65（GB4203-93）的傳感器常被短時(shí)間浸水（如傳感器裝在較低位置時(shí)周?chē)鍪鹿式?，按IP65僅是防塵防噴水，很易浸入水或潮氣。即使是IP67（防塵防短時(shí)間浸水）或IP68（防塵防連續浸水）級，也常發(fā)生在接線(xiàn)完成后，引入電纜密封圈或端子盒蓋密封墊片未達到密封要求而形成事故。因操作疏忽密封圈墊部位進(jìn)水造成的故障是屢見(jiàn)不鮮的。
接線(xiàn)端子受潮引起的絕緣下降，通?？刹捎脽岽碉L(fēng)吹干噪之后恢復絕緣。線(xiàn)圈受潮對于兩半合攏保護外殼的傳感器，可拆卸外殼蓋置于烘箱，以適當溫度烘干；對于氣密型（即焊接結構的防護外殼）傳感器磁圈雖然結構上保證不會(huì )受潮，但也有從電纜與密封膠交界面滲入。
測量管內壁狀況附著(zhù)絕緣層或導電層的最可靠檢查判斷是卸下傳感器離線(xiàn)直接觀(guān)察，但工作量較大；亦可用在線(xiàn)間接檢查方法，即測量電極接觸電阻和電極極化電壓估計附著(zhù)層狀況。
5）查轉換器的故障
智能電磁流量計轉換器檢查方法常采用以線(xiàn)路板備件和替代法試排除故障
6.2 輸出晃動(dòng)故障原因和采取措施
輸出晃動(dòng)大體上可歸納為5方面故障原因：
（1）流動(dòng)本身是波動(dòng)或脈動(dòng)的，實(shí)質(zhì)上不是智能電磁流量計的故障，僅如實(shí)反映流動(dòng)狀況；措施：在流量計前加裝緩沖罐。
（2）管道末充滿(mǎn)液體或液體中含有氣泡；措施：流量計安裝在低點(diǎn)，并有一定長(cháng)度的直管段。
（3）外界雜散電流等電、磁干擾；措施：智能電磁流量計良好接地。
（4）液體物性方面（如液體電導率不均勻或含有較多顆粒／纖維的漿液等）的原因。
（5）電極材料與液體匹配不妥；措施：更換電極材料。
7 結束語(yǔ)
智能電磁流量計的測量還有一些問(wèn)題亟待解決，在開(kāi)發(fā)新的測量技術(shù)的同時(shí)，更應注重運用現代科學(xué)手段，進(jìn)行應用技術(shù)深層次的開(kāi)發(fā)，切實(shí)有效地解決一些實(shí)際問(wèn)題。

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