摘要:本文詳細(xì)介紹了電磁流量計的工作原理、特點以及應(yīng)用的局限性，同時也介紹了電磁流量計在化工生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用以及經(jīng)常遇到的故障和分析處理。
1引言
化工生產(chǎn)中流量的測量是一項重要的參數(shù)，因此只有.流量測量靈敏可靠，才能保證生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運行。電磁流量計便是在化工生產(chǎn)中流量測量過程中經(jīng)常使用的重要儀表，電磁流量計雖具有著結(jié)構(gòu)簡單、量程范圍極寬、無機械慣性和反應(yīng)靈敏等優(yōu)良特性，但是目前它還有一-些不足之處，以致在使用.上受到一定限制。
2工作原理
電磁流量計測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。即當(dāng)導(dǎo)電液體流過電磁流量計時，導(dǎo)體液體中會產(chǎn)生與平均流速V(體積流量)成正比的電壓，其感應(yīng)電壓信號通過兩個與液體接觸的電極檢測，通過電纜傳至放大器，然后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的輸出信號。基于電磁流量計的測量原理，要求流動的液體具有最低限度的電導(dǎo)率。
電磁流量計包括變送器和轉(zhuǎn)換器兩個部分，兩者之間使用連接線相互連接。變送器是基于電磁感應(yīng)定律工作的，如圖1所示，被測介質(zhì)垂直于磁感線方向流動，做切割磁感線運動從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E。
Ex=Bdv×10-4+V
式中，B一電磁感應(yīng)強度，T;
d一兩電極間距離，cm;
v一被測介質(zhì)平均流速，m/s;
轉(zhuǎn)換器是一個高輸入阻抗，且能抑制各種干擾成分的交流毫伏轉(zhuǎn)換器。
3電磁流量計的主要特點以及使用的局限性
3.1主要特點
(1)電磁流量計的變送器結(jié)構(gòu)簡單，沒有可動部件，也沒有任何阻礙流體流動的節(jié)流部件，所以當(dāng)流體通過時不會引起任何附加的壓力損失，同時它不會引起諸如磨損,.堵塞等問題，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，由于它結(jié)構(gòu).上無運動部件，故可通過附.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)電磁流量計是一種體積流量測量儀表，在測量過程中，它不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以及電導(dǎo)率(在--定范圍內(nèi))的影響。因此，電磁流量計只需經(jīng)水標(biāo)定以后，就可以用來測量其它導(dǎo)電性液體的流量，而不需要附加其它修正。
(3)電磁流量計的量程范圍極寬，同一臺電磁流量計的量程比可達1:100。此外，電磁流量計只與被測介質(zhì)的平:均流速成正比，而與軸對稱分布下的流動狀態(tài)(層流或紊流)無關(guān)。
(4)電磁流量計無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量瞬時脈動流量，而且線性好。因此，可將測置信號直接用轉(zhuǎn)換器線性地轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，可就地指示，也可遠(yuǎn)距離傳送。
3.2使用局限性
(1)電磁流量計不能用于測量氣體、蒸氣以及含有大量氣體的液體。
(2)電磁流量計目前還不能用來測量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì)，被測液體介質(zhì)的電導(dǎo)率不能低于10-5(S/cm)，相當(dāng)于蒸餾水的電導(dǎo)率.對石油制品或者有機溶劑等還無能為力。
(3)由于測量管絕緣襯里材料受溫度的限制，目前工業(yè)電磁流量計還不能測量高溫高壓流體。
(4)電磁流量計受流速分布影響，在軸對稱分布的條件下，流量信號與平均流速成正比。所以，電磁流量計前后也必須有一定長度的前后直管段。.
(5)電磁流量計易受外界電磁干擾的影響。
4電磁流量計運行管理
4.1安裝工程要點
電磁流量計在運行中產(chǎn)生的故障一般分兩類。一類為儀表本身故障，即儀表結(jié)構(gòu)件或元器件損壞引得故障;另一類為外界原因引起的故障，如安裝不妥造成流動畸變,.沉積和結(jié)垢或環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。下面就幾種.
常見故障進行分析。
(1)管道系統(tǒng)和安裝:通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的有傳感器前直管段不符合要求，當(dāng)上游側(cè)泵或閥的工作狀態(tài)產(chǎn)生變化時，流體產(chǎn)生擾動，影響到傳感器的測量狀態(tài);將流量傳感器安裝在易積聚瀦留氣體的管網(wǎng)高點;流量傳感器后無背壓，液體徑直.排入大氣。形成其測量管內(nèi)非滿管;裝在自上向下流的垂直管道上，可能出現(xiàn)排空等原因。
(2)周圍環(huán)境:主要是管道雜散電流干擾，空間電磁波干擾，大電機磁場干擾等。對管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護。如管道有強雜散電流，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。
(3)流體方面:如果流體內(nèi)含有大量氣泡，會使信號輸出波動。若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面，使電極信號回路瞬時斷開，人輸出信號將產(chǎn)生更大的波動;如果兩種電導(dǎo)率不同的混合液體在未均勻混合前即進入流量傳感器進行流量測量，輸出信號亦會產(chǎn)生波動。
(4)管道內(nèi)壁附著層:當(dāng)電磁流量計測量含懸浮物較高或較臟的流體流量時，污物容易附著在管道內(nèi)壁，使電極被覆蓋。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)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;若是高電導(dǎo)率附著層，電極間電動勢將被短路;若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作。
(5)雷電擊:雷電擊在線路中感應(yīng)瞬時高電壓和浪涌電流。進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損壞儀表有三條引入途徑:電源線、傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號線和勵磁線。不過引起故障的感應(yīng)瞬時高電壓和浪涌電流大部分是從控制室電源線路引入的(控制室其他儀表也常常同時出現(xiàn)雷擊事故)，因此，設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施是非常重要的。
(6)儀表井進水:儀表井進水，使接線盒長期授水。造成輸入端子短路，使輸出為零。此時如能及時將水排掉，晾干接線端子。去掉銹跡，然后接好端子線。儀表還可恢復(fù)運行。如果經(jīng)過嚴(yán)重的長期浸泡，傳感器的勵磁線圈將有可能被燒壞，儀表就不能修復(fù)。
(7)電氣接線:接線端子松動，電纜屏蔽不好，屏蔽線接地，造成儀表顯示不準(zhǔn)。
4.2常見故障解析
電磁流量計常見故障現(xiàn)象有:無流量信號;輸出晃動;零點不穩(wěn);流量測量值與應(yīng)用參比值不符;輸出信號超滿度值等。下面我們就這些常見的故障現(xiàn)象做出相應(yīng)的處理方法和檢查流程，具體如下所示:
(1)無流量信號輸出:A查電源及連接電纜系統(tǒng)完好性。檢查轉(zhuǎn)換器電源、勵磁電流熔絲，或置換整個電源線路板。查連接勵磁系統(tǒng)和信號系統(tǒng)的電纜是否完好，接點是否正確。B.查液體流動方向和管內(nèi)流體充滿性。液體流動方向必須與傳感器殼體上箭頭方向一致，如果管道內(nèi)流體不滿管，應(yīng)在流量計下游側(cè)加裝U形彎。C.查傳感器完好性和測量管內(nèi)壁狀況。先檢查各接線端子和勵磁線圈的完好性。用萬用表測線圈電阻及線圈對地電阻，查線圈是否斷開或匝聞短路，線圈及其端子絕緣是否下降。此類故障通常是由于儀表井進水，使電氣接線盒浸水造成的。再查測量電極接觸電阻，以判斷電極狀況。D查轉(zhuǎn)換器故障。一般采用更換線路板來排除故障。
(2)輸出晃動:A.被測流體本身是波動或脈動的，非流量計自身的故障。是流量計.上游動力源(如水泵)或下游閥門開度改變引起的波動。待工藝過程平穩(wěn)后輸出會穩(wěn)定下來。B.管道未充滿液體或液體中含有氣泡，原因是傳感器下游無背壓或背壓不足。也可能是上游水泵吸人空氣，可在流量計下游側(cè)加裝U形彎并裝排氣閥。C.外界電磁干擾，干擾源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場。檢查傳感器是否良好的接地，通常接地電阻要小于10Q(或1002);將電磁流量傳感器與其管道之間作電氣絕緣隔離;檢查傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的信號線是否良好屏蔽，電纜是否置于保護鋼管內(nèi)，移近轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離，縮短連接電纜長度;排除強干擾源。
(3)零點不穩(wěn)定:A.管道未充滿液體或液體中含有氣泡。B.主觀上認(rèn)為管系液體無流動而實際上存在微小流動;其實不是電磁流量計故障，而是如實反映流動狀況的誤解。C.受雜散電流等外界干擾傳感器接地不完善。D.液體電導(dǎo)率變化或不均勻，在靜止時會使零點變動。因此，流量計位置應(yīng)遠(yuǎn)離注入藥液點或管道化學(xué)反應(yīng)段下游;若液體內(nèi)雜質(zhì)沉積測量管內(nèi)壁，測量電極被覆蓋，也可能造成零點變動。E.檢查信號線絕緣情況。先檢查信號電纜，再檢查接線端子，然后再檢查電極的絕緣電阻。當(dāng)管內(nèi)充滿液體時，用萬用表分別測量每--電極與接地點之間的電阻。兩電極對地電阻之差應(yīng)在10%~20%之間。放空測量管，電極與地同的阻值必須在100MQ以上。
(4)流量測量值與應(yīng)用參比值不符:A轉(zhuǎn)換器設(shè)定值不正確。調(diào)出儀表菜單，檢查儀表常數(shù)、管道口徑和計量單位等設(shè)定值，調(diào)整轉(zhuǎn)換器零點和量程。B.查管道充液狀況和是否含有氣泡。C.未處理好信號電纜或使用過程中電纜絕緣下降。D.傳感器上游流動狀況不符合要求，直管段長度不夠。E.傳感器極問電阻變化或電極絕緣下降。F.所測量管系存在未納入考核的流入流出值。
(5)輸出信號超滿刻度值:A確認(rèn)故障位置。將轉(zhuǎn)換器兩信號輸入端子和功能地端子短路。觀察轉(zhuǎn)換器輸出信號是否到零。若能到零，則故障不在轉(zhuǎn)換器;若不能到零,則轉(zhuǎn)換器錯誤。B.傳感器或連接電纜故障。電極間無液體連通，電纜斷開或接線錯誤都會造成信號回路斷開，使輸出超滿度。C.轉(zhuǎn)換器方面。檢查轉(zhuǎn)換器儀表常數(shù)和各參數(shù)是否符合，核對與傳感器是否配套，試換備用線路板檢查各單元線路故障。
5結(jié)束語
電磁流量計在化工生產(chǎn)使用的過程當(dāng)中，會隨機出現(xiàn)各種故障現(xiàn)象，但只要我們了解該儀表的工作原理，并能夠深入學(xué)習(xí)和努力分析，就--定能夠很好地加以排除解決，保證儀表的指示正確而靈敏，從而為生產(chǎn)長周期打下基礎(chǔ)。
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