摘要：簡(jiǎn)要闡述了電磁流量計(jì)的工作原理，對(duì)化工生產(chǎn)中電磁流量計(jì)的安裝測(cè)試期故障及正常投運(yùn)故障進(jìn)行了說(shuō)明，針對(duì)電磁流量計(jì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的七類故障進(jìn)行了分析，提出了解決方案，并對(duì)電磁流量計(jì)日常維護(hù)提出了指導(dǎo)性建議。
隨著煉化企業(yè)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程精細(xì)化管理需求的日益提升，對(duì)流量測(cè)量的精度要求越來(lái)越高。電磁流量計(jì)作為一種測(cè)量功能穩(wěn)定、結(jié)果準(zhǔn)確可靠的流量測(cè)量?jī)x表，在工業(yè)生產(chǎn)的控制測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，尤其對(duì)酸、堿、鹽、含固體顆�；蚶w維液體的流量檢測(cè)［１］。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如何快速確定和排除電磁流量計(jì)的運(yùn)行故障，對(duì)保障化工裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。
１電磁流量計(jì)的工作原理
電磁流量計(jì)的基本原理為電磁感應(yīng)定律［２］。導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)等效于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁力線，進(jìn)而相應(yīng)產(chǎn)生與流量大小成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電磁流量計(jì)通過(guò)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)強(qiáng)弱來(lái)反映管道流量大小，進(jìn)而被用于測(cè)量導(dǎo)電流體的體積流量，電磁流量計(jì)工作原理見(jiàn)圖１。
電磁流量計(jì)的核心部件為電磁流量變送器，其由傳感器和轉(zhuǎn)換器共同組成。被測(cè)導(dǎo)電流體流過(guò)流量計(jì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)被傳感器采集、被轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并將其輸出進(jìn)行指示記錄。電磁流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量管徑大（最大可達(dá)２ｍ），而且壓損極小，其測(cè)量精度和靈敏度都較高。
２電磁流量計(jì)的常見(jiàn)故障分類
電磁流量計(jì)在生產(chǎn)運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)各種故障，一是儀表本身故障造成的儀表指示錯(cuò)誤，包括儀表的結(jié)構(gòu)件或元器件損壞等；二是由于儀表安裝環(huán)境或安裝不規(guī)范造成的故障，例如傳感器上下游安裝直管段不滿足要求，被測(cè)介質(zhì)沒(méi)有充滿管道，測(cè)量環(huán)境存在電磁干擾等。
因?yàn)椴煌闆r下的故障對(duì)應(yīng)的解決措施不同，為精準(zhǔn)地量化故障、更快速地發(fā)現(xiàn)和解決電磁流量計(jì)故障，按照故障發(fā)生的時(shí)間尺度將電磁流量計(jì)故障劃分為兩個(gè)基本類別。一類是儀表安裝測(cè)試期間出現(xiàn)的故障，另一類是儀表投運(yùn)后出現(xiàn)的故障。
２.１電磁流量計(jì)安裝測(cè)試故障
在化工生產(chǎn)過(guò)程中，完成電磁流量計(jì)儀表的安裝后、正式投入使用之前往往需要進(jìn)行儀表性能調(diào)試，在此階段出現(xiàn)的故障被稱為電磁流量計(jì)安裝測(cè)試故障。儀表安裝環(huán)境選擇不當(dāng)（如外界環(huán)境存在大型電機(jī)磁場(chǎng)干擾，管道雜散電流干擾［３］，空間強(qiáng)電磁波干擾等一系列電磁場(chǎng)干擾）、儀表安裝不規(guī)范、安裝位置不正確、或儀表所測(cè)量導(dǎo)電流體的特性有所變化等原因均會(huì)導(dǎo)致此類故障。
不同故障原因?qū)е聝x表故障表現(xiàn)各有不同，可根據(jù)故障情況對(duì)故障來(lái)源進(jìn)行初步辨識(shí)。例如，若所測(cè)量介質(zhì)特性出現(xiàn)氣液兩相工況，測(cè)量介質(zhì)中所含有的均勻分布的微小氣泡雖暫時(shí)不會(huì)對(duì)電磁流量計(jì)產(chǎn)生較大影響［４］，但隨著介質(zhì)氣相的加劇，儀表輸出信號(hào)的波動(dòng)會(huì)隨之加劇，嚴(yán)重時(shí)影響儀表測(cè)量讀數(shù)。
如果將傳感器安裝在管道高處或自上而下的垂直管上，可能會(huì)導(dǎo)致氣體聚集于管道高處從而出現(xiàn)表內(nèi)液體排空，進(jìn)而造成儀表故障；此外，傳感器的不適當(dāng)安裝也可能會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)流體不滿故障［５］；若電磁流量計(jì)誤安裝在泵的吸入端，則流量計(jì)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓從而損壞流量計(jì)內(nèi)部襯里。
２.２儀表正常投運(yùn)后出現(xiàn)的故障
經(jīng)安裝調(diào)試并試運(yùn)行一段時(shí)間后，電磁流量計(jì)可進(jìn)入正常投運(yùn)階段。因?yàn)榄h(huán)境變化和長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行會(huì)對(duì)儀表的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，此階段可能發(fā)生的儀表故障與前文所述故障存在差異。一般來(lái)講，電磁流量計(jì)投運(yùn)后故障包括流量傳感器內(nèi)壁附著層污垢積聚造成的故障、儀表環(huán)境條件變化造成的故障、雷電打擊等惡劣氣象環(huán)境導(dǎo)致的故障等［６］。
電磁流量計(jì)投運(yùn)后，因常用來(lái)測(cè)量相對(duì)臟污的流體介質(zhì)，運(yùn)行一段時(shí)間后，流體介質(zhì)在傳感器內(nèi)壁附著層出現(xiàn)積聚現(xiàn)象［７］，導(dǎo)致附著層的電導(dǎo)率偏高或偏低進(jìn)而產(chǎn)生故障。若流體介質(zhì)積聚附著層呈絕緣性，雜質(zhì)積聚過(guò)多會(huì)造成整個(gè)電極回路斷路；相對(duì)地，若流體介質(zhì)積聚附著層整體偏導(dǎo)電性，過(guò)多地積聚將會(huì)使電極回路出現(xiàn)短路。上述兩種情況均會(huì)導(dǎo)致儀表工作不正常，由此可見(jiàn)有必要在電磁流量計(jì)投運(yùn)后對(duì)測(cè)量管內(nèi)的污垢層附著物進(jìn)行定期清理。
另一方面，電磁流量計(jì)運(yùn)行環(huán)境的變化對(duì)儀表的影響也不可忽視。在調(diào)試期間沒(méi)有干擾源不意味著運(yùn)行環(huán)境不存在干擾。例如在電磁流量計(jì)運(yùn)行期間，附近管道的電焊作業(yè)、大型電機(jī)或變壓器等電磁設(shè)備運(yùn)行均會(huì)對(duì)電磁流量計(jì)的正常工作產(chǎn)生干擾，此時(shí)電磁流量?jī)x表的輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)數(shù)值波動(dòng)［８］。
此外，雷電打擊等惡劣氣象環(huán)境同樣能夠影響儀表正常工作。例如出現(xiàn)雷電打擊，儀表線路中容易感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，其大多通過(guò)電源線、流量信號(hào)線等途徑進(jìn)入儀表進(jìn)而導(dǎo)致儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損。
３電磁流量計(jì)常見(jiàn)故障現(xiàn)象檢查分析
在生產(chǎn)控制過(guò)程中，流量測(cè)量是一項(xiàng)重要的測(cè)定參數(shù)，電磁流量計(jì)憑借其高精準(zhǔn)度和強(qiáng)耐腐蝕特性，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而在實(shí)際測(cè)量作業(yè)中，電磁流量計(jì)容易發(fā)生各種故障，因此要及時(shí)采取合理的檢查方式并對(duì)各類故障提出可行的解決方案。
３.１儀表沒(méi)有流量信號(hào)輸出
儀表沒(méi)有流量信號(hào)輸出的原因包括電源故障、電纜故障、液體流動(dòng)方向相反、流體介質(zhì)未充滿整個(gè)管道等［９］。針對(duì)上述可能造成故障的原因，需對(duì)應(yīng)檢查儀表電源的供電情況和電纜連接情況（包括電纜是否暢通，連接是否正確等）、檢查管道內(nèi)測(cè)量流體介質(zhì)流動(dòng)方向是否正確并確認(rèn)其是否充滿管道［１０］。
在電磁流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中，必須保證儀表內(nèi)測(cè)量流體流動(dòng)方向正確，一般應(yīng)與殼體上箭頭方向相同［１１］。事實(shí)上也有一些電磁流量計(jì)具備正反兩相測(cè)量的功能，將其設(shè)置中的“反向測(cè)量允許”狀態(tài)設(shè)置為“允許”狀態(tài)即可［１２］。流體介質(zhì)未充滿整個(gè)管道的主要原因往往是測(cè)量管網(wǎng)或傳感器安裝位置沒(méi)有符合設(shè)計(jì)安裝要求。傳感器的安裝位置示意見(jiàn)圖２。如若將傳感器安裝至ａ、ｅ位置，因?yàn)槲恢幂^高容易導(dǎo)致氣泡聚集；安裝在ｂ位置時(shí)則容易導(dǎo)致液體不滿管，正確安裝位置應(yīng)為ｃ、ｄ位置處。
此外，對(duì)傳感器器件完好性和測(cè)量管內(nèi)壁情況的檢查也是十分必要的［１３］，包括各接線端和傳感器零部件的完好性等。事實(shí)上，儀表沒(méi)有流量信號(hào)輸出的故障也有可能是由轉(zhuǎn)換器故障導(dǎo)致，對(duì)其采用更換線路板的方式進(jìn)行替換進(jìn)行轉(zhuǎn)化器的故障排查。另外流量過(guò)低和在儀表進(jìn)行參數(shù)設(shè)定時(shí)小信號(hào)切除設(shè)置過(guò)高有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)有流量而儀表沒(méi)有顯示的情況。
３.２儀表輸出不穩(wěn)定，出現(xiàn)指示波動(dòng)故障
電磁流量計(jì)能夠體現(xiàn)流體的流動(dòng)狀況，因此如果測(cè)量流體本身呈現(xiàn)波動(dòng)性，則可以認(rèn)為其并非電磁流量計(jì)自身故障，隨著流體脈動(dòng)結(jié)束或介質(zhì)充滿管道后，故障自然會(huì)隨之消失。如果確實(shí)流體有脈動(dòng)可以在流量計(jì)前加裝緩沖罐或儀表安裝固定支架。若管道沒(méi)有充滿液體或液體中含有氣泡可能造成指示波動(dòng)，可將流量計(jì)安裝在管道的低點(diǎn)處，流量計(jì)的前后要有一定長(zhǎng)度的直管段。然后檢查外界是否存在雜散電流等電磁干擾；檢查儀表運(yùn)行環(huán)境是否有大功率電機(jī)、變壓器或者電焊機(jī)工作。確認(rèn)電磁流量計(jì)有良好接地，避免電磁干擾。此外，應(yīng)該對(duì)流體介質(zhì)的物理特性進(jìn)行檢查，判斷流體介質(zhì)是否具有電導(dǎo)率不均勻或含有較多顆粒、纖維漿液等特性。與此同時(shí)，若電極材料與流體介質(zhì)不匹配也會(huì)導(dǎo)致儀表輸出不穩(wěn)定，此時(shí)則有必要對(duì)電極材料進(jìn)行更換。最后對(duì)變送器電路板的檢查也不可忽視，在一些特定的化工生產(chǎn)環(huán)境中，如果測(cè)量管道或介質(zhì)的震動(dòng)較大，則會(huì)造成變送器電路板松動(dòng)從而引起輸出值波動(dòng)，此時(shí)需要重新固定電路板。
３.３儀表輸出信號(hào)指示超過(guò)滿度值
造成儀表輸出信號(hào)超過(guò)刻度值上限的原因是多方面的，可通過(guò)逐步檢測(cè)的方法對(duì)故障原因進(jìn)行排查。首先對(duì)流量計(jì)的電纜接線進(jìn)行檢查，判斷其是否出現(xiàn)連接錯(cuò)誤；然后對(duì)信號(hào)回路連接進(jìn)行檢查。一般來(lái)講，連接電纜的斷開(kāi)會(huì)造成信號(hào)回路斷開(kāi)，從而輸出信號(hào)指示最大超滿度值［１４］。然后陸續(xù)對(duì)轉(zhuǎn)換器與傳感器型號(hào)配套性、轉(zhuǎn)換器的參數(shù)設(shè)定等方面進(jìn)行逐步排查。事實(shí)上，因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)往往會(huì)傳送給流量積算儀和計(jì)算機(jī)。因此該回路儀表安全柵、流量積算儀等出現(xiàn)故障也會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)輸出最大值。
３.４電磁流量計(jì)工作時(shí)信號(hào)越來(lái)越小或突然下降
造成這種故障的原因是電極間的絕緣不良或被短路，應(yīng)從以下方面考慮：測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)壁可能積聚污垢，要進(jìn)行清洗和擦拭電極。測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的絕緣襯里可能被破壞，應(yīng)予以更換。如果電磁流量計(jì)長(zhǎng)期運(yùn)行在有酸堿霧氣場(chǎng)所，流量計(jì)信號(hào)接線端子可能被腐蝕，應(yīng)予以清理或更換。日常維護(hù)要定期進(jìn)行防腐檢查防止出現(xiàn)此類故障。
３.５儀表零點(diǎn)不穩(wěn)定
出現(xiàn)儀表零點(diǎn)不穩(wěn)定的情況，一般包括五個(gè)方面原因。（１）與流體介質(zhì)有關(guān)。如果管道未充滿液體或液體中含有氣泡則會(huì)造成零點(diǎn)不穩(wěn)定，工況正常后輸出值就可恢復(fù)正常；（２）流量計(jì)前截止閥不嚴(yán)，測(cè)量管道內(nèi)測(cè)量流體介質(zhì)存在微小流動(dòng)［１５］；（３）可能是儀表接地不良導(dǎo)致，儀表接地線不要連接在電機(jī)、電器等公共接地線或上下水管道上。轉(zhuǎn)換器已經(jīng)通過(guò)電纜線接地的不要再進(jìn)行接地，避免電位不同引起干擾；（４）液體若含有固相或在測(cè)量管內(nèi)壁積聚結(jié)垢等，均有可能導(dǎo)致零點(diǎn)不穩(wěn)定。因此需要定期對(duì)內(nèi)壁的沉積垢層進(jìn)行清潔；必要時(shí)進(jìn)行重新調(diào)零；（５）儀表的絕緣性沒(méi)有達(dá)到要求。事實(shí)上儀表絕緣性不佳往往是由信號(hào)線路絕緣弱或信號(hào)傳輸線路的接線端子接觸不良導(dǎo)致，弱的儀表絕緣性會(huì)進(jìn)一步造成零點(diǎn)不穩(wěn)定。
３.６流量測(cè)量值與實(shí)際值存在偏差
流量測(cè)量值與實(shí)際流量值存在偏差是最常見(jiàn)的電磁流量計(jì)故障之一。如果出現(xiàn)此故障則需要對(duì)轉(zhuǎn)換器、傳感器、電纜連接等元器件進(jìn)行詳細(xì)檢查。測(cè)量管道往往存在流入和流出分支兩支管線，因此在過(guò)程中需要全面測(cè)量，以免出現(xiàn)計(jì)算誤差。首先，按照出廠參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)換器的設(shè)定值進(jìn)行核對(duì)、設(shè)定，可以使用智能手操器進(jìn)行參數(shù)檢查和設(shè)定，排除設(shè)定值錯(cuò)誤可能性。另外，應(yīng)檢查傳感器安裝位置，保障管道流體充滿管道且流體中不含氣泡。與此同時(shí)，信號(hào)電纜連接不良或使用過(guò)程中電纜絕緣性下降均會(huì)導(dǎo)致數(shù)值偏差，應(yīng)相應(yīng)重新連接松動(dòng)的電纜，如果絕緣不符合絕緣要求更換新的電纜。最后，傳感器上游介質(zhì)流動(dòng)狀況不符合要求，或其極間電阻變化或電極絕緣下降也可能會(huì)造成故障，應(yīng)相應(yīng)采用改動(dòng)傳感器安裝位置等措施解決。
３.７管道空管出現(xiàn)報(bào)警故障分析及處理
電磁流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)空管報(bào)警的情況可能是流體沒(méi)有充滿管道，沒(méi)有按照要求安裝，被測(cè)的流體電導(dǎo)率過(guò)低。在儀表維護(hù)工作中轉(zhuǎn)換器元器件的損壞也能造成空管報(bào)警的情形，因此有效判別轉(zhuǎn)換器工作狀況并及時(shí)更換是處理空管報(bào)警故障的關(guān)鍵點(diǎn)。為確認(rèn)轉(zhuǎn)換器元器件是否工作正常，一般采用輸入信號(hào)短接測(cè)試操作，若短接后報(bào)警消失，則說(shuō)明轉(zhuǎn)換器工作正常，反之則說(shuō)明元器件已損壞。
４電磁流量計(jì)日常維護(hù)
為提高電磁流量計(jì)使用壽命，降低其發(fā)生故障的概率，對(duì)于電磁流量計(jì)的日常維護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面。首先，變送器管內(nèi)壁結(jié)垢層的定期清理，能夠有效保障絕緣襯里的良好絕緣性；其次，在生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)于儀表的定期檢查是保障電磁流量計(jì)指示精度的關(guān)鍵，尤其是對(duì)儀表端蓋、接線口密封性的檢查，是保障濕氣和水不進(jìn)入儀表內(nèi)的重要步驟；另外，為保障儀表高度密封性，殼體蓋的螺紋需時(shí)刻涂有潤(rùn)滑黃油，嚴(yán)禁碰撞損壞；最后，在流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中，定期對(duì)儀表零點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，并保障電磁流量計(jì)的有效接地［１６］。
５結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷提高，電磁流量計(jì)在流量測(cè)量領(lǐng)域，特別是煉油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越多。電磁流量計(jì)在化工生產(chǎn)流程中可能出現(xiàn)的常見(jiàn)故障，對(duì)故障的來(lái)源進(jìn)行剖析，提出了結(jié)合故障分析和在線檢查的儀表故障辨識(shí)方法和故障解決方案，為工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中電磁流量計(jì)故障的處理提供參考。通過(guò)準(zhǔn)確分析故障原因、快速排除故障，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量?jī)x表整體測(cè)量精度的提高，對(duì)快速恢復(fù)裝置生產(chǎn)有著重要意義。
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