1.引言
流量是化工生產(chǎn)中重要的測定參數(shù)之一,而電磁流量計(jì)在化工應(yīng)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(gè)數(shù)值仍有上升趨勢。在工業(yè)生產(chǎn)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(fù)雜,也是較難準(zhǔn)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(jì)因其本身的優(yōu)勢和特點(diǎn)而處于重要的使用位置。就測量導(dǎo)電液體流量而言,不管目的是監(jiān)控還是計(jì)量,電磁流量計(jì)都能做到測量穩(wěn)定、可靠、精度高、易維護(hù)。
2.電磁流量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)
電磁流量計(jì)的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,即導(dǎo)體在磁場中切割磁力運(yùn)動時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如圖1所示在EMF測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿,上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí),則會產(chǎn)生感應(yīng)電勢,由管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測量并引出感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯(橡膠,特氟隆等)實(shí)現(xiàn)流體與測量電極的電磁隔離。假設(shè)電磁感應(yīng)線圏產(chǎn)生磁場強(qiáng)度B(T)為恒定,產(chǎn)生的感應(yīng)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(nèi)徑L(m)為已知,則體積流量Qv(m3/s)可通過如下公式計(jì)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(lì)磁線圈,通勵(lì)磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管,一對電極裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸,引出感應(yīng)電勢,送到變送器。勵(lì)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(jì)的性能
適用于電導(dǎo)率大于5uS/m的導(dǎo)電液體,介質(zhì)的zui高壓力為4Mpa,介質(zhì)的溫度范圍為-60~180℃,具有測量精度高、量程比大(zui大可達(dá)1000:1)、系統(tǒng)無壓力損失、附加功能多等特點(diǎn)。前后直管段為5D和2D。電磁流量計(jì)的傳感器zui高防護(hù)等級可達(dá)IP68(潛水型),有普通型、隔爆型和本安型三類產(chǎn)品。電磁流量計(jì)可以在任意管道上安裝,但是電磁流量計(jì)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(jì)的傳感器一定要安裝在不產(chǎn)生氣體的管道上,同時(shí)液體必須充滿管道。用于易粘附、沉積、結(jié)垢等介質(zhì)時(shí),流速要求應(yīng)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(qiáng)的流體,流速應(yīng)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(guān)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(jì)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(yīng)保證測量管內(nèi)任何時(shí)候都能充滿介質(zhì),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(shí)電極中心軸線盡量水平(圖4)。對于液固兩相介質(zhì),zui好是垂直安裝(圖5)。
傳感器應(yīng)遠(yuǎn)離大功率變頻器或強(qiáng)磁場源。外磁場強(qiáng)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(yīng)同心,不得相互錯(cuò)位,避免產(chǎn)生漩渦流,影響流量信號(圖8)。
在傳感器臨近管道進(jìn)行焊接或火焰切割時(shí),要有隔離措施防止襯里受熱。其他需要注意的安裝事項(xiàng)
a.盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)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(jī)、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
d.易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)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(jì)實(shí)際應(yīng)用故障的分析
5.1故障現(xiàn)象
在某次調(diào)度值班中,發(fā)現(xiàn)在合成車間一個(gè)重要裝置內(nèi)的一個(gè)電磁流量計(jì)的流量數(shù)值有時(shí)會出現(xiàn)大幅度跳動,特別是在開車的時(shí)候,從趨勢圖上看出流量波動很大,趨勢圖雜亂,已經(jīng)無法正確辨讀現(xiàn)場實(shí)際流量值。
5.2故障分析
安排技術(shù)人員進(jìn)行故障排査。首先排除調(diào)度集控室到現(xiàn)場流量計(jì)之間的網(wǎng)絡(luò)波動及時(shí)鐘不同步問題,又對現(xiàn)場儀表安裝、電極、接地反復(fù)檢查,均無問題,直査不出原因。一個(gè)偶然的機(jī)會,在混合罐內(nèi)的攪拌器停運(yùn)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(cè)壁安裝,且其位置距流量計(jì)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(jì)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(jì)出口流速不穩(wěn),使流量值產(chǎn)生跳動。之前安裝位置原理參見圖9電磁流量計(jì)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(nèi)的攪拌器是側(cè)壁安裝,所以實(shí)際攪拌器離電磁流量計(jì)距離較近,影響管道出口壓力,從而使電磁流量計(jì)流速出現(xiàn)較大波動。
5.3更改方案
經(jīng)過技術(shù)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(jì)安裝位置。經(jīng)過設(shè)計(jì),將流量計(jì)從位置A移動到位置B,既符合流量計(jì)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(jì)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(shí)際應(yīng)用中,還會遇到各種各樣電磁流量計(jì)的故障現(xiàn)象,如:指示與實(shí)際流量結(jié)果不一致、零點(diǎn)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(yù)防方法除了保證電磁流量計(jì)的安裝要符合要求,使用過程中要愛惜維護(hù),遇到故障時(shí)首先分析影響及干擾因素。當(dāng)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(jì)管線閥門是否全部打開,管道是否充滿液體,流量計(jì)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(guān)、保險(xiǎn)絲等供電設(shè)施是否正常;檢查故障點(diǎn)是在電纜中或是在接收儀表中;
c.檢查轉(zhuǎn)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(shè)定是否正確
e.檢查流量計(jì)輸出連接是否正確及接地是否良好;
f.按轉(zhuǎn)換器部分規(guī)定內(nèi)容檢査。
6.結(jié)束語
電磁流量計(jì)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(yùn)用方面和維護(hù)方面掌握一定的技巧和注意事項(xiàng),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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