摘要:電磁流量計是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的常用計量設備,常用于清水、污水、氣源、藥劑等的計量,其正確性直接影響日常成本核算、能耗等重要指標的正確性。因此,選擇質(zhì)量可靠、運行穩定、測量正確的流量計是非常重要的。介紹流量計的測量原理和內部結構,并結合設備具體應用場(chǎng)景分析指標的選擇及維護維修方法,確保設備穩定運行。
0引言
近年來(lái)，隨著(zhù)國家對環(huán)境保護的要求越來(lái)越高，污水處理行業(yè)已經(jīng)成為國家建設的重要組成部分,各污水處理企業(yè)對進(jìn)廠(chǎng)區的污水計量正確程度要求也進(jìn)一步加強。計量設備主要以電磁流量計和超聲波流量計為主，管道式電磁計量以其運行穩定、數值讀取準確等優(yōu)點(diǎn)廣:受青睞�？紤]到電磁流量計的運行工況和密封要求，管道式流量計主體多為全密封式設計。某污水處理廠(chǎng)E+H5L4CT8-1202/0型進(jìn)水流量計的使用與維修經(jīng)驗。
1電磁流量計測量原理
管道式流量計測量原理如圖1所示。流動(dòng)的介質(zhì)相當于運動(dòng)的導體，其感應電壓Ue與介質(zhì)流速V成比例關(guān)系，通過(guò)兩個(gè)測量電極加載在放大器上。并可以根據管道橫截面積A計算體積流量Q。
其中,Ue為感應電壓,B為磁場(chǎng)強度,L為電極間距,I為電流,V為流速。
2電磁流量計主要組成
以E+H5L4CT8-1202/0型集成流量計為例進(jìn)行介紹,其主要組件有變送器、磁路系統、測量導管、電極、殼體、襯里、連接電纜等(圖2)。
(1)磁路系統:用來(lái)產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用永磁體來(lái)實(shí)現,優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單,受交流磁場(chǎng)的干擾較少。直流磁場(chǎng)容易造成測量導管內電解液極化,負極被正離子包圍,正極被負離子包圍,兩個(gè)電極之間內阻增大,影響測量設備的準確性,所以一般采用交流磁場(chǎng)。
(2)測量導管:用于被測導電介質(zhì)通過(guò),一般選擇低導熱性、低導電性低，同時(shí)具備一定機械強度的材料,例如玻璃鋼、高強度塑料、鋁材、不銹鋼等。
(3)電極:反饋與被測電位成正比的感應電動(dòng)勢信號。電極一般采用非磁性304或316不銹鋼制成,要求.與流量計襯里結合平整,保證流體流動(dòng)順暢。其最佳安裝位置是管道垂直方向,應防止其被藥劑、泥砂等介質(zhì)覆蓋,影響其精度。
(4)外殼:由鐵磁材料制成,保證其磁通量的穩定性,同時(shí)可以隔絕周?chē)艌?chǎng)的干擾。
(5)內襯:在流量計測量導管內側及法蘭密封面上,擁有一層完整的電氣絕緣內襯。它與被測介質(zhì)直接接觸,其作用是增強測量導管的耐酸堿性,其材料多數為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的硬質(zhì)橡膠、聚氨酯、聚四氟乙烯塑料等。
(6)變送器:作用是將感應電動(dòng)勢信號放大成統一的標準信號并抑制主要干擾信號。
(7)連接電纜:包括電極電纜及供電電纜,其敷設應遠離電氣設備和開(kāi)關(guān)部件，電纜屏蔽層必須兩端接地,確保滿(mǎn)足EMC要求。
3電磁流量計故障類(lèi)型及檢查流程
以分體式流量計為例,介紹流量計內部結構及本體電極分布情況(圖3、圖4)。在流量計的使用過(guò)程中,常見(jiàn)故障有無(wú)流量信號輸出、輸出信號晃動(dòng)等,檢查步驟如下。
3.1無(wú)流量信號輸出.
檢查流程為:①檢查變送器電源是否通電、熔.絲及各級電源是否正常,變送器內部電路板是否正常、是否報錯;②勵磁和信號電纜是否導通、接線(xiàn)是否正確,電纜屏蔽層是否接地、電纜阻抗是否正常;③檢查本體電極及線(xiàn)圈的絕緣性、勵磁線(xiàn)圈是否完好、電極是否銹蝕、內部接線(xiàn)是否斷線(xiàn)、襯里是否磨損;④被測液體與電極材料之間是否產(chǎn)生表面效應,例如電化學(xué)和極化現象、觸媒作用形成氣霧等。
3.2輸出信號晃動(dòng)
檢查流程為:①檢查安裝電磁流量計傳感器的管系是否有脈動(dòng)流動(dòng)擾動(dòng)源;②管體內是否充滿(mǎn)液體、液體是否含有氣泡;③檢查變送器電源是否通電,熔絲及各級電源是否正常，變送器內部電路板是否正常、是否報錯;④檢查傳感器是否可靠接地、是否有空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)干擾,勵磁和信號電纜屏蔽層是否接地;⑤被測液體與電極材料之間是否產(chǎn)生表面效應,如電化學(xué)和極化現象、觸媒作用形成氣霧等;⑥檢查本體電極及線(xiàn)圈的絕緣性、檢查勵磁線(xiàn)圈是否完好、電極是否銹蝕、內部接線(xiàn)是否斷線(xiàn)、襯里是否磨損。
3.3零點(diǎn)不穩定
檢查流程為:①檢查安裝電磁流量計傳感器的管系是否有脈動(dòng)流動(dòng)擾動(dòng)源;②管體內是否充滿(mǎn)液體、液體是否含有氣泡;③檢查傳感器是否可靠接地、是否有空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)干擾,勵磁和信號電纜屏蔽層是否接地;④液體電導率是否均勻、電極是否存在污染等問(wèn)題;⑤信號回路絕緣性是否正常。
4電磁流量計維修案例分析
保證管道式電磁流量計計量穩定、準確的工作從設計和安裝階段就開(kāi)始進(jìn)行。流量計的安裝應滿(mǎn)足其對前、后直管段的要求，應保證流量計上游直管段長(cháng)度≥5D(D為管徑),下游直管段長(cháng)度≥3D,以消除安裝位置造成的測量誤差，同時(shí)應減少晃動(dòng)、規避干擾源，且管道中不能出現非滿(mǎn)管、紊流等問(wèn)題。如果流量計安裝現場(chǎng)不能滿(mǎn)足上述要求，就可能造成流量計計量波動(dòng)。
結合故障案例進(jìn)行分析:1號進(jìn)水流量計瞬時(shí)數據出現波動(dòng),在同工況下計量值與其他3臺流量計數值對比有明顯偏差。4臺流量計每日累計數據值見(jiàn)表1。
由表1可以看出,1號流量計與其他3臺流量計累計計值偏差較大,且數值波幅較大。對電磁流量計的變送器電路板(電源板、信號板、通信板)進(jìn)行檢測,對設備內檢(heartbeat心跳技術(shù))等進(jìn)行校核,效果均不明顯�？紤]到數據傳輸電纜曾經(jīng)受過(guò)損傷,更換了連接電纜。
對測量傳感器本體絕緣情況進(jìn)行檢查，觀(guān)測絕緣阻值是否正常、電極是否銹蝕、線(xiàn)圈是否銹斷。1號電.磁流量計本體電極參數見(jiàn)表2。
由表2可以看出，線(xiàn)圈和4個(gè)電極對地絕緣性能均已嚴重超出出廠(chǎng)允許的誤差范圍，因此初步判定故障原因為絕緣下降。
根據管道式電磁流量計本體電極及線(xiàn)圈絕緣原理，基本判定是勵磁線(xiàn)圈和電極絕緣性能不良,導致測試結果顯示異常。搜集、查閱相關(guān)資料,并綜合考慮現場(chǎng)工況，認為對直徑1800mm流量計不能拆除維修。經(jīng)過(guò)充分討論,決定在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行維修,并制定出維修實(shí)施方案。
考慮到該管道流量計的防護等級為IP67,根據其本體內部構造確定開(kāi)腔形式、位置、尺寸,在其上部開(kāi)大窗(1500mmx500mm),以滿(mǎn)足保證電磁線(xiàn)圈在拆裝過(guò)程中不受損;中部左右電極位置開(kāi)小窗(500mmX500mm),便于接線(xiàn)和再次密封;下部由于位置較低,很難操作，決定開(kāi)大窗(1500mmx1200mm),便于狹窄空間開(kāi)口和再次密封。
打開(kāi)密封后,發(fā)現1號電極位置有進(jìn)水現象,導致電磁線(xiàn)圈和電極安裝部位發(fā)生銹蝕絕緣失效。對1號電極進(jìn)行除銹處理并壓緊，對其他3個(gè)電極安裝環(huán)進(jìn)行除銹,同時(shí)更換所有連接導線(xiàn),再次測試電磁流量計本體電極參數(表3)。
由表3可以看出，電極絕緣性能恢復至允許的誤差范圍內。
電極絕緣性能修復后,按維修方案對其進(jìn)行復位,其中，上蓋采取密封條加螺絲固定，下蓋和左右開(kāi)口采.取點(diǎn)焊固定強度,防水結構膠填縫。對流量計本體進(jìn)行焊接及密封,設備功能已基本恢復。修復后的流量計從數據連續上觀(guān)察,1號流量計的波動(dòng)幅度和日累計值與其他3臺流量計數據相差極小，說(shuō)明設備功能已恢復正常,具體數據見(jiàn)表4。
5結束語(yǔ)
管道式電磁流量計原理簡(jiǎn)單,在一般情況下故障率極低,但因其防護等級較高,管道主體制造過(guò)程中又采用整體焊接工藝,導致維修人員往往不了解其內部結構。出現故障后,很難維修人員快速找到故障原因。本文結合設備故障案例，根據故障現象逐步檢查判斷,發(fā)現并解決設備出現的問(wèn)題。
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