防腐電磁流量計在醋酸生產(chǎn)中的應用及故障分析

醋酸裝置中很多都采用孔板、渦街、渦輪、橢圓齒輪等流量測量?jì)x表。這些流量計有很多不足之處：容易磨損、被介質(zhì)腐蝕后泄漏、壽命短、維護工作量大，很難滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。隨著(zhù)裝置的技改采用新型的防腐電磁流量計代替設計的的流量計。這一改動(dòng)不但滿(mǎn)足了醋酸生產(chǎn)工藝要求又很大程度的降低了投資、減小了維護強度。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了非常理想的效果。
1、防腐電磁流量計的種類(lèi)
防腐電磁流量計可有多種分類(lèi)，按勵磁方式分類(lèi)、按傳感器和轉換器的組成分類(lèi)、按連接方式分類(lèi)按傳感器與管道的連接方式分類(lèi)，也可按用途分類(lèi)，本文主要介紹按勵磁方式的分類(lèi)。
1）直流勵磁型。這種防腐電磁流量計數量很少，只用于測量液態(tài)金屬流量，如常溫下的汞和高溫下的液態(tài)鈉、鉀等。
2）交流工頻勵磁型。較早期的防腐電磁流量計用50Hz工頻市電勵磁，由于易受電磁干擾和零點(diǎn)漂移等原因，現已逐漸被低頻矩形勵磁所代替。但在測量泥漿、礦漿等液固兩相流時(shí)，低頻矩形波勵磁方式由于不能克服固體擦過(guò)電極表面產(chǎn)生的尖峰噪聲，而工頻交流勵磁的儀表則不存在這一缺點(diǎn)，所以國內外尚有一些防腐電磁流量計仍采用交流勵磁方式。
3）低頻矩形波勵磁型。用于低頻矩形波勵磁方式功耗小，零點(diǎn)穩定，是目前防腐電磁流量計的主要勵磁方式。其波形有“正-負”二值和“正-零-負-零”三值兩種。有的防腐電磁流量計勵磁頻率可以由用戶(hù)設定，一般小口徑儀表用較高頻率，大口徑儀表用較低頻率。
4）雙頻勵磁型。勵磁電流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波，主要為克服二值矩形波勵磁存在的漿液噪聲和流動(dòng)噪聲，提高儀表的穩定性和響應特性。
2、防腐電磁流量計的特點(diǎn)
防腐電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的一種流量測量?jì)x表，用于測量管道中導電液體體積流量。由于防腐電磁流量計的部件沒(méi)有轉動(dòng)部分，也沒(méi)有阻礙流體流動(dòng)的部件，因此幾乎沒(méi)有壓力損失；被測液體只與防腐電磁流量計的管道襯里和電極相接觸，因此只要電極和襯里材料選擇合理，因此具有很好的耐腐蝕、耐磨損性能；安裝方便水平、垂直、傾斜均可安裝；測量精度高，可以達到0.5%；量程比大，一般為1：20。
3、防腐電磁流量計的故障分析
防腐電磁流量計在運行中會(huì )由于各種故障的發(fā)生會(huì )造成測量不準的現象，一般在運行中防腐電磁流量計產(chǎn)生的故障大概可分為兩類(lèi)。一類(lèi)為流量計本身故障，元器件損壞引發(fā)的故障；一類(lèi)為外界條件的改變引起的故障，例如安裝的不合理造成流動(dòng)畸變，沉積和結垢等。
3.1 介質(zhì)中含有氣泡出現測量故障
介質(zhì)從外界吸入氣體或者介質(zhì)中溶解氣體轉變成游離狀氣泡是液體中產(chǎn)生泡狀氣體的兩種途徑。如果介質(zhì)中存在較大的氣泡，當氣泡通過(guò)電極時(shí)整個(gè)電極就被遮蓋，使流量信號輸人回路瞬時(shí)開(kāi)路，從而輸出信號就會(huì )出現波動(dòng)。判斷造成這種波動(dòng)原因的可以這樣做，將磁場(chǎng)的回路電流切斷，切斷后如果流量計還有顯示并且還處于波動(dòng)狀態(tài)，證明介質(zhì)中存在氣泡會(huì )造成防腐電磁流量計波動(dòng)。用指針式萬(wàn)用表測量防腐電磁流量計電極電阻，會(huì )發(fā)現防腐電磁流量計電極的回路電阻要高于正常時(shí)的電阻值。
若是由于防腐電磁流量計安裝位置所的造成空氣進(jìn)入被測介質(zhì)，如果由于在管系高點(diǎn)安裝防腐電磁流量計而貯留氣體，或由于外界吸入空氣引起的流量計波動(dòng)，則需要更換防腐電磁流量計安裝位置改裝在管線(xiàn)最低點(diǎn)安裝，或者采用U型管安裝。但是有些情況由于防腐電磁流量計口徑較大或者安裝的位置不易改變，可以采取在流量計上游安裝集氣包和排氣閥來(lái)解決這種情況。
3.2 介質(zhì)非滿(mǎn)管
在日常生產(chǎn)中偶爾會(huì )有非滿(mǎn)管現象。這種現象可以看做是液體中含有氣泡的典型情況。當電極水平面低于介質(zhì)液面時(shí)，流量計前后采用直管段比較理想，測量數據比較穩定。但是管內上半部的氣體體積也被算成介質(zhì)流量，因此這種情況下得測量誤差較大；當電極水平面高于介質(zhì)液面時(shí)，防腐電磁流量計的測量回路處于開(kāi)路狀態(tài)，所測量的數據嚴重失真。處理這種介質(zhì)非滿(mǎn)管所產(chǎn)生的故障可有如下辦法：盡量在自下而上流動(dòng)的垂直管道上安裝防腐電磁流量計；實(shí)際生產(chǎn)中需要防腐電磁流量計水平安裝，這種情況下應該安裝在管道的最低端，并將且防腐電磁流量計的電極軸線(xiàn)于地平線(xiàn)平行，（不然沉積物會(huì )覆蓋處于低位的電極）；為了避免測量管內產(chǎn)生負壓，應該將流量計的傳感器安裝在泵的下游、控制閥的上游；流量計傳感器的安裝口應有一定的背壓，并且應遠離直接排放口。
但是，最重要的還是防腐電磁流量計在安裝時(shí)最好禁止出現介質(zhì)非滿(mǎn)管的情況。
3.3 防腐電磁流量計電極被腐蝕
由于在醋酸生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì )接觸到一些強腐蝕性的介質(zhì)，所以當防腐電磁流量計的電極材料選擇不當時(shí)，介質(zhì)會(huì )腐蝕流量計的電極，最終導致傳感器失效。因此會(huì )出現流量計輸出波動(dòng)。只有當電極被腐蝕后出現流量計故障我們才能發(fā)現電極材料不耐腐蝕，這種材料本身性能問(wèn)題使用之前是無(wú)法辨別的。因此只有更換新的電極來(lái)解決此種故障。所以電極腐蝕故障判斷處理都屬于事后維護處理的方法。
3.4 待測液體性質(zhì)導致測量故障
如果被測介質(zhì)電導率降低，電極的輸出阻抗會(huì )增大，這時(shí)轉換器輸入的阻抗就會(huì )引起負載效應，流量計就會(huì )產(chǎn)生測量誤差。如果防腐電磁流量計出現這個(gè)故障則只有選用滿(mǎn)足要求的低電導率防腐電磁流量計，或者選用孔板流量計等其它原理的流量計。
3.5 流量計的電極結垢或電極短路造成的測量故障
當被測液體中含有金屬時(shí)，流量計的電極容易發(fā)生短路現象，這時(shí)流量計的測量值明顯偏小或趨于零。在日常生產(chǎn)運行中這種現象不是經(jīng)常發(fā)生的。當測量高粘度介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)易附著(zhù)和沉淀在管壁，若被測液體電導率低于附著(zhù)的介質(zhì)電導率時(shí)，電極的信號電勢就會(huì )被沉淀分流從而不能正常工作，出現電極短路現象；如果沉淀的介質(zhì)是非導電層，會(huì )造成電極開(kāi)路流量計也不能正常工作。若氧化鐵銹層附著(zhù)于襯里管壁，或者主要成分是金屬的沉淀物，其電導率大于液體電導率，實(shí)際流量值會(huì )高于流量計測得的流量值；若沉淀物是碳酸鈣等水垢層，則被測液體的電導率高于沉淀物的電導率，結果測得的流量值會(huì )小于實(shí)際的流量。
為了防止流體中的沉淀物影響流量計的工作，流量計的電極選用不易附著(zhù)突出的尖形或半球形，并且可以更換式或者刮刀式清垢電極等。選用刮刀式電極可定期手動(dòng)刮除傳感器外的塵垢?；蛘咭部梢詫y量電路暫時(shí)斷開(kāi)，通以短時(shí)間的低壓大電流在電極間，焚燒清除油脂類(lèi)沉淀物。也可采用提高液體流速的辦法來(lái)清掃管壁的附著(zhù)層。
3.6 待測介質(zhì)的非對稱(chēng)流動(dòng)
在正常生產(chǎn)的情況下，管道內流體的流速是軸對稱(chēng)分布，磁場(chǎng)均勻。而實(shí)際管道中流體的非軸對稱(chēng)流速分布經(jīng)常出現，此時(shí)，流體流向可分成沿管道軸線(xiàn)的直線(xiàn)流，待測液體的體積流量就是它對管道橫截面的積分；另一種則是旋渦流。由于旋渦流的出現對傳感器的輸出產(chǎn)生影響，流量計就會(huì )產(chǎn)生誤差。為了消除旋渦流對流量計傳感器的影響；流量計的上游應該有足夠長(cháng)的直管段，才能使流體的流速按同心圓分布；流量計附近的管道內徑應與流量計內徑相同，這樣才會(huì )使流速分布均勻；不然可用安裝流量調節器來(lái)部分補償上游直管段的不足。
3.7 流量計襯里變形導致測量波動(dòng)
流量計的襯里一般都采用氟塑料，這樣流量計的襯里非常容易發(fā)生變形，出現計量故障的現象。襯里發(fā)生變形的主要原因有兩種：一氟塑料襯里滲透進(jìn)蒸汽發(fā)生熱擴散現象，通常襯里材料、厚度、內外的溫差以及流體和蒸汽的類(lèi)型、管道壓力等諸多因素決定了滲透的程度；二是取決于氟塑料襯里材料的本身的工藝結構，一般采用聚四氟乙烯作為氟塑料襯里材料，聚四氟乙烯材料無(wú)粘結力僅靠壓貼與管壁結合，所以負壓管道不采用此種材質(zhì)。
為了防止襯里變形，我們一般采取以下措施：增加法蘭和線(xiàn)圈盒之間的隔熱厚度，降低流體溫差減小熱擴散，使襯里內外溫差最大程度上得到改善，這樣就可以降低滲透率減緩測量管壁內蒸汽的凝聚；此外，將聚四氟乙烯襯里厚度加厚或者更換另外形式的襯里。
3.8 外部電磁的干擾
在生產(chǎn)現場(chǎng)存在著(zhù)管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)等干擾源。防腐電磁流量計的流量信號很小，非常容易被外界電磁干擾，而影響了防腐電磁流量計的正常工作。所謂的電場(chǎng)干擾是指，流量計測量管內的電勢平衡被噪聲破壞后出現輸出信號波動(dòng)異常。
為了減少外部磁場(chǎng)對流量計的干擾，我們要在遠離強磁場(chǎng)源的位置安裝防腐電磁流量計傳感器。另外采取增強屏蔽措施來(lái)防止強電場(chǎng)的干擾等。也可以將電磁流量傳感器與管道的連接處做絕緣處理。
3.9 其他原因引起的故障
1）雷電打擊。防腐電磁流量計在受到雷擊后容易在線(xiàn)路中感應出高電壓和電流，損壞流量劑。
2）環(huán)境條件變化。一旦流量計的工作環(huán)境條件變化，運行期間出現新的干擾源，儀表的正常工作就會(huì )被干擾，流量計的輸出信號就會(huì )出現波動(dòng)。
4 結束語(yǔ)
隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，防腐電磁流量計的設計，新材料的應用，其生產(chǎn)工藝越來(lái)越成熟，對儀表的防護等級也日漸提高，防腐電磁流量計使用性能更加穩定。根據實(shí)際生產(chǎn)情況的調查發(fā)現，防腐電磁流量計的自身很少出現故障。因此，只要我們對防腐電磁流量計發(fā)生的各種類(lèi)型的故障及其產(chǎn)生原因進(jìn)行深刻分析，并且嚴格按標準進(jìn)行安裝和使用，就可以輕松的對防腐電磁流量計進(jìn)行日常維護了。

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