摘要:根據(jù)海洋石油平臺和電磁流量計的應(yīng)用經(jīng)驗，分析電磁流量計工作特性，對電磁流量計的安裝和常故障進行分析診斷。
0引言
流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的過程控制參數(shù),流量計量的正確與否將對企業(yè)的成本核算、能源消耗等重要指標的正確計算及可信度產(chǎn)生影響,因此,選擇高質(zhì)量、運行穩(wěn)定、計量正確的流量儀表是至關(guān)重要的。在眾多流量儀表中,電磁流量計是發(fā)展較快的流量檢測儀表,它具有反應(yīng)靈敏、線性好、精確度高的特點,以及在測量過程中不受被測介質(zhì)溫度、密度、黏度、壓力等因素影響的優(yōu)點,尤其是在液體測量上優(yōu)勢突出,能測量其他流量計不易正確測量的流體，如污水、泥漿、礦漿及腐蝕性流體等,所以電磁流量計已成為液體流量測量儀表。
電磁流量計的測量原理主要是利用導電介質(zhì)通過流量計時切割電極產(chǎn)生磁場，進而在電極兩端產(chǎn)生電壓來測量介質(zhì)流速的。該方法在正常情況下不受介質(zhì)密度、黏度、溫度的影響,其顯著特點是該流量計無阻礙流體流動的部件,對流體幾乎無阻力,但這種流量計對外界的電磁千擾很敏感,需要良好地接地、屏蔽外界電磁場等[1。根據(jù)在流量室工作的經(jīng)驗,對電磁流量計在標定和使用中遇到的各種問題進行分析總結(jié)。
1電磁流量計的安裝
電磁流量計從結(jié)構(gòu)上講,主要由傳感器和變送器組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上,其作用是將流進管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感應(yīng)電勢信號,并通過傳輸線將此信號送到轉(zhuǎn)換器。變送器安裝在離傳感器不太遠的地方,它將傳感器送來的流量信號放大,并轉(zhuǎn)換成與流量信號成正比的標準電信號輸出,以進行顯示、累積和調(diào)節(jié)控制。
1.1傳感器的安裝
傳感器在管線上的安裝過程中應(yīng)注意以下幾點:
(1)安裝環(huán)境:平臺常用的電磁流量計傳感器的外殼需要防水防爆,對安裝場所的要求是:①當測量介質(zhì)為多相流體時,應(yīng)選擇不會引起相分離的安裝場所;②場所內(nèi)的測量管線內(nèi)不應(yīng)有負壓;③避免安裝在電動機、變壓器等強電設(shè)備附近，以免引起電磁場干擾;④避免安裝在周圍有強腐蝕性氣本的場所;⑤環(huán)境溫度一般應(yīng)在-25℃~60℃范圍內(nèi),盡可能避免陽光直射;⑥安裝在無振動或振動小的場所，如果振動過大,則應(yīng)在傳感器前、后的管道加固定支撐,如圖1所示;⑦環(huán)境相對濕度一般應(yīng)在10%~90%的范圍內(nèi)[臼;⑧安裝流量計的場所因盡量避免雨水潮濕。
(2)流量計安裝所需直管段長度:一般情況下,對于90°彎頭.T形三通、異徑管、全開閥門等流動阻力件,離傳感器電極軸中心線(不是傳感器進口端面)應(yīng)有3D~5D(D為管直徑)的直管段長度;對于不同開度的閥門,則要求有10D的直管段長度;傳感器后一般應(yīng)有2D以上的直管段長度,如圖2所示。當閥門不能全開時,需使閥門截流方向與傳感器電極軸成45°安裝,便可以減小誤差。但各規(guī)程《電磁流量計檢定規(guī)程》和標準《國家計量技術(shù)規(guī)范》、《流量測量技術(shù)及儀表》所提出的上、下游直管段的長度亦不--致,統(tǒng)計結(jié)果是前直管段在5D~10D,后直管段在2D~5D范圍內(nèi)。
(3)管線上流量計的安裝方式和介質(zhì)流向[3}:傳感器的安裝可以采用傾斜、豎直、水平方式,如圖3所示。其中,(a)和(b)為良好的安裝位置。
水平安裝時,傳感器電極軸必須水平安置,這樣可以防止由于流體所夾帶的氣泡而產(chǎn)生的電極短時間絕緣,也可以防止電極被流體中沉積物覆蓋,不應(yīng)將傳感器安裝在最高點,以免有氣體積聚。圖3中(c)安裝在管系最高處，為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免。
垂直安裝時,應(yīng)使流動方向向上，這樣可在無流量或流量很小時使流體中所夾帶的較重的固體顆粒下沉,而使較輕的脂肪類物質(zhì)上升離開傳感器極區(qū)。測量泥漿、礦漿等液固二相流時,垂直安裝可以避免固相沉淀和傳感器襯里的不均勻磨損。圖3中(d)安裝在一向下管道出口處,為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免。
傳感器安裝處應(yīng)具有一定背壓,圖3中(e)位置傳感器出口直接排空,易造成測量管內(nèi)液體非滿管,為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免。
為避免傳感器內(nèi)產(chǎn)生負壓，傳感器應(yīng)安裝在泵的后面,而不應(yīng)該安裝在泵的前面。圖3中(f)為不良安裝位置。
(4)接地:為測量正確和電極不會發(fā)生電流腐蝕，電磁流量傳感器必須單獨接地,并使傳感器和流體大約處于相同的電位。分離型電磁流量計原則上接地應(yīng)在傳感器側(cè),轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點。在大多數(shù)情況下,傳感器的內(nèi)裝參比電極或金屬管能確保所需的電位平衡。因此,可以通過內(nèi)裝的參比電極和金屬.管中的流體接地,將傳感器的接地片與接地線相連4。如果傳感器安裝于帶陰極腐蝕保護管道上,除了傳感器和接地環(huán)一起接地外,還要用粗銅線繞過傳感器跨接在管道的兩法蘭。上,使陰極保護電流與傳感器之間隔離,如圖4所示。
(5)維修.旁通管路的安裝:為方便流量計的定期檢定、故障維修以及傳感器的清晰工作,電磁流量計旁通管線應(yīng)采用如圖5所示的安裝方式。
1.2轉(zhuǎn)換器的安裝
轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離是有限制的,它與被測介質(zhì)電導率和信號電纜的型號有關(guān),因此,一般應(yīng)采用制造廠為流量計所配送的電纜,廠家會根據(jù)所測介質(zhì)電導率的不同制定出相應(yīng)的信號傳輸范圍,可供使用方參考。在進行長距離信號傳輸時，屏蔽電纜可以采用多層的0。如果流量計采用四線制,為避免干擾,必須保證信號線和電源線分開安裝,最好將信號線通過鋼管安裝,屏蔽效果較好。
2電磁流量計故障分析及處理
2.1介質(zhì)中含有氣泡
在陸豐13-2項目中,污水處理撬中經(jīng)實驗室檢定合格的電磁流量計安裝后,發(fā)現(xiàn)表頭顯示的數(shù)值出現(xiàn)晃動且不正確,經(jīng)現(xiàn)場查證是由于管線中混有氣泡,并且污水流動過程中在電極處發(fā)生聚集,將電極包裹，造成傳感器、變送器回路瞬間斷路,采集的信號不穩(wěn).定,致使輸出來回波動。
解決辦法便是更換安裝位置,但由于平臺管線已經(jīng)敷設(shè),更改管線較難,經(jīng)綜合考慮后,在流量計上游安裝排氣閥和集氣包,有效地排放和吸收了污水中的氣體,使得問題得以解央[6]2.2電極腐蝕變形
在金縣1-1項目中,一臺8寸管徑的電磁流量計因檢定時間到期進行復檢,實驗室檢定過程中，發(fā)現(xiàn)變送器輸出數(shù)值晃動不穩(wěn),與標準表的示數(shù)不相符,在排除氣泡、介質(zhì)流速不穩(wěn)等因素后,將流量計拆下仔細觀察,發(fā)現(xiàn)其電極已腐蝕變形,出現(xiàn)很多凹點,且由于此現(xiàn)象短時間不易發(fā)現(xiàn),不利于流量計的維修和保養(yǎng)。應(yīng)及時更換新的電極,并每隔一段時間對電極進行清理和維護。
2.3電磁流量計安裝不正確
綏中36-1項目中,污水系統(tǒng)排海管線上裝有一6寸管徑的電磁流量計,投用發(fā)現(xiàn)其讀數(shù)始終顯示不正確,反復跳變,后經(jīng)查證，是由于流量計安裝存在問題,造成流量計出口處產(chǎn)生負壓,即下游管線中介質(zhì)壓力不穩(wěn)，造成流量計示數(shù)跳變，輸出有誤。因此在流量計下游5D處安裝-排放閥，以保證管線內(nèi)壓力功。
電磁流量出現(xiàn)的故障大同小異,應(yīng)根據(jù)具體問題具體分析。此外,電磁流量計故障中還存在電極結(jié)垢和電磁干擾等問題，都會造成電磁流量計讀數(shù)波動和錯誤。結(jié)垢的電極主要是管壁上附著沉淀、絕緣物質(zhì)，致使回路斷開,輸出錯誤,可對電極進行清理,或更換刮刀電極或半球形電極;電磁干擾主要是外界磁場和空氣中雜散電流所致,為防止磁場干擾,通常只有將傳感器遠離強磁場源或加強屏蔽。
3結(jié)論
隨著電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展,電磁流量計在當今生產(chǎn)過程中所起的作用也日益突出,其功能也在不斷完善,如誤差補償、空管報警、支持hart通信等。在海洋石油平臺應(yīng)用中,流量計量在單位成本核算中的位置越來越重要,正確選擇電磁流量計已成為成本核算的重要組成部分。
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