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      化工生產中電磁流量計的運用與故障排除


      化工生產中電磁流量計的運用與故障排除,本文從電磁流量的原理與結構以及分類開始敘述, 同時介紹了在化工生產中, 電磁流量計使用時安裝注意事項以及故障產生的原因和排除方法。
      流量控制系統是化工生產中常用的自動化控制系統的重要組成部分, 在智能化生產中將有更廣泛的應用, 如果流量控制系統發生故障, 會導致測量不準確, 對生產工藝和質量造成重大的影響, 電磁流量計由于其壓損極小, 可測流量范圍大, 適用的工業管徑范圍寬, **度較高等優點。越來越多化工企業用它來測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等流體的流量。因此如何運用和維護好電磁流量計就顯得尤為重要。
      1 電磁流量計工作原理
      電磁流量計是基于法拉第電磁感應定律工作的, 在電磁流量計中, 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, 則會產生感應電壓, 該電壓與流體的流速成正比關系, 進而得到流量值, 見圖1。

      圖1 電磁流量計的工作原理  

      電磁流量計的結構主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部分組成。
      (1) 磁路系統:作用是產生均勻的直流或交流磁場。
      (2) 測量導管:作用是讓被測導電性液體通過。常選用不導磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、鋁等。
      (3) 電極:其作用是引出和被測量成正比的感應電勢信號。一般用非導磁的不銹鋼制成, 且被要求與襯里齊平, 以便流體通過時不受阻礙。
      (4) 外殼:應用鐵磁材料制成, 是分配制度勵磁線圈的外罩, 并隔離外磁場的干擾。
      (5) 襯里:在測量導管的內側及法蘭密封面上, 有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測液體, 其作用是增加測量導管的耐腐蝕性, 防止感應電勢被金屬測量導管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
      (6) 轉換器:由液體流動產生的感應電勢信號十分微弱, 受各種干擾因素的影響很大, 轉換器的作用就是將感應電勢信號放大并轉換成統一的標準信號并抑制主要的干擾信號。其任務是把電極檢測到的感應電勢信號Ex經放大轉換成統一的標準直流信號。
      2 電磁流量計分類
      電磁流量計按激磁電流方式劃分, 有直流激磁、交流 (工頻或其他頻率) 激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁[2]。按輸出信號連接和激磁 (或電源) 連線的制式分類, 有四線制和二線制。按轉換器與傳感器組裝方式分類, 有分體型和一體型。按流量傳感器與管道連接方式分類, 有法蘭型、夾持型、衛生型、插入型、螺紋連接。按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類, 有接觸型和非接觸型[1]。按流量傳感器結構分類, 有短管型和插入型。按用途分類, 有通用型、防爆型、衛生型、防侵水型和用于明渠流量測量的潛水型 (明渠流量計) 。
      3 電磁流量計的安裝
      電磁流量計安裝符合規定的要求, 才能讓它可靠性更好, 測量準確, 更加安全。電磁流量計的安裝非常重要, 其實在安裝中如何使電磁流量計更好的接地也是一個非常重要的問題。對此, 我們在安裝電磁流量計時應注意以下幾個問題:
      (1) 安裝方向要求, 電磁流量計的安裝方向沒有特別嚴格的要求, 一般水平, 垂直或者傾斜均可, 不受限制。但必須保證管道內是充滿被測介質, 也就是“滿管”狀態。建議*好是垂直安裝, 流向自下而上, 尤其是對于液固兩相的流體, 必須垂直安裝。若現場只允許水平安裝, 則必須保證兩電極在同一水平面, 電極的軸線必須近似于水平方向以防電極被沉積物覆蓋, 電極被液體中存在的氣泡擦過, 遮住電極表面, 使輸出的信號有波動。
      (2) 直管段要求, 安裝電磁流量計時, 需要流量計的上游有10DN的直管段, 下游有5DN的直管段[2]。
      (3) 避免磁場干擾要求:在發送器的管道前后方位, 可能有一些雜散的電流存在, 發送器的前后1到1.5米的方位管道和發送器的外殼連接起來, 選用一起接地的方法, 接地點越挨近發送器越好, 如果外界的電磁干擾比較大的話, 那么就要重新設置接地設置, 且接地線要采用截面大于5mm2的多股銅線才可, 同時不能接在電機或公共地線上, 用以避免漏電流的干擾。
      (4) 管道要求, 傳感器在金屬管道上安裝 (金屬管道內壁沒有絕緣涂層) , 安裝在塑料管道或有絕緣襯里的管道上時, 傳感器的兩端必須安裝接地環、接地法蘭或帶有接地電極的短管才行。
      (5) 布線要求, 發送器的引出信號線是不能和電源線平行的, 不能與電源線穿在一根鐵管道中, 否則電磁流量計的信號會受到一定程度的影響。
      4 電磁流量計故障排除
      電磁流量計工作不穩定或產生誤差的原因, 對癥下藥, 采取正確措施解決掉問題, 就能獲得準確測量數值。生產的情況下產生這個問題的原因較多, 我們首先要從供電和線路問題, 電極是否被污染, 電磁流量計傳感器是否損壞以及電磁流量計的流量零點是否正常等方面進行考慮, 排除以上問題具體的排除方法是:
      4.1 流量計無輸出信號或輸出值有偏差
      **, 如果管道內測量介質不滿管, 電磁流量計就無法正常工作。因為, 在介質不滿管的情況下, 電磁流量計會產生*為常見的應用程序故障。產生這種現象可能是由于, 管道中介質流速非常低, 造成不滿管, 流量計測量誤差增大或者介質未能滿過電極, 從而流量計根本無法進行工作[3]。需通過工藝調整必須保證管道內測量介質充滿才能使用電磁流量計進行測量。第二, 測量介質中含有大量空氣和氣體, 也會造成電磁流量計無法正常工作。這些氣泡的存在造成流量計無法準確辨別, 干擾了其準確的測量。第三, 電磁流量計不能用于持續時間較短的配料操作。這是由于電磁流量計無法正常反復啟動和停止, 它的啟動到正確讀數之間存在一個時間滯后問題。第四, 電磁流量計本身不能計量質量流量。電磁流量計是一種速度式流量計, 測量的是體積流量, 若要測量質量流量, 必須配合高精度的密度測量裝置來進行換算。
      4.2 電磁流量計工作時信號越來越小主要原因
      **, 測量導管內壁可能沉積有污垢, 檢查電極情況并清洗和擦拭電極, 保持電極的清潔。第二, 測量導管襯里可能有破壞, 檢查導管和襯里情況, 如有破損應予以更換。第三, 信號插座可能被腐蝕, 應將插座更換和清洗, 并進行防腐處理。
      4.3 流量計輸出超滿度量程
      **, 信號電纜接線出現錯誤或電纜連接斷開;檢查信號回路連接正常與否, 若信號回路斷開, 輸出信號將超滿度值, 此時需重新正確連接信號電纜。同時, 需檢查電纜的絕緣性能是否完好, 若已經不符合要求, 則需更換新的電纜。第二, 系統的參數設定不正確。第三, 傳感器與轉換器型號不配套。
      4.4 流量計零點不穩
      **, 管道未充滿液體或液體中含有氣泡。管道未充滿液體或液體中含有氣泡皆為工藝原因, 此時應請求工藝人員確認, 工藝正常后, 輸出值可恢復正常。第二, 主觀上認為管內液體無流動而實際上存在微小流動, 這種情況不屬于電磁流量計故障。第三, 液體方面 (如液體電導率均勻性不好、電極污染等) 的原因, 也有可能出現零點變動, 此時必須清洗;若零點變動不大, 也可嘗試重新調零。第四, 信號回路絕緣下降。受環境情況的影響, 灰塵、油污等可能進入儀表殼體內, 需要檢查電極部位絕緣有無下降或破壞, 若不符合絕緣要求, 則須進行清理。
      5 結束語
      隨著我國工業生產自動化水平的不斷提高, 電磁流量計在流量測量領域, 特別是煉油化工生產中的應用越來越多[5]。本文討論了電磁流量計的原理與分類, 以及其安裝和維修的注意事項, 為電磁流量計在化工生產中更好的使用提供了幫助。
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