摘要:電磁流量計是工業(yè)生產(chǎn)過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(wěn)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(nèi)部結構,并結合設備具體應用場景分析指標的選擇及維護維修方法,確保設備穩(wěn)定運行。
0引言
近年來，隨著國家對環(huán)境保護的要求越來越高，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)對進廠區(qū)的污水計量正確程度要求也進一步加強。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(wěn)定、數(shù)值讀取準確等優(yōu)點廣:受青睞。考慮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E+H5L4CT8-1202/0型進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。流動的介質(zhì)相當于運動的導體，其感應電壓Ue與介質(zhì)流速V成比例關系，通過兩個測量電極加載在放大器上。并可以根據(jù)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行介紹,其主要組件有變送器、磁路系統(tǒng)、測量導管、電極、殼體、襯里、連接電纜等(圖2)。
(1)磁路系統(tǒng):用來產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永磁體來實現(xiàn),優(yōu)點是結構簡單,受交流磁場的干擾較少。直流磁場容易造成測量導管內(nèi)電解液極化,負極被正離子包圍,正極被負離子包圍,兩個電極之間內(nèi)阻增大,影響測量設備的準確性,所以一般采用交流磁場。
(2)測量導管:用于被測導電介質(zhì)通過,一般選擇低導熱性、低導電性低，同時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(wěn)定性,同時可以隔絕周圍磁場的干擾。
(5)內(nèi)襯:在流量計測量導管內(nèi)側及法蘭密封面上,擁有一層完整的電氣絕緣內(nèi)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(shù)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:作用是將感應電動勢信號放大成統(tǒng)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關部件，電纜屏蔽層必須兩端接地,確保滿足EMC要求。
3電磁流量計故障類型及檢查流程
以分體式流量計為例,介紹流量計內(nèi)部結構及本體電極分布情況(圖3、圖4)。在流量計的使用過程中,常見故障有無流量信號輸出、輸出信號晃動等,檢查步驟如下。
3.1無流量信號輸出.
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(nèi)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檢查本體電極及線圈的絕緣性、勵磁線圈是否完好、電極是否銹蝕、內(nèi)部接線是否斷線、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,例如電化學和極化現(xiàn)象、觸媒作用形成氣霧等。
3.2輸出信號晃動
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流動擾動源;②管體內(nèi)是否充滿液體、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(nèi)部電路板是否正常、是否報錯;④檢查傳感器是否可靠接地、是否有空間電場或磁場干擾,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,如電化學和極化現(xiàn)象、觸媒作用形成氣霧等;⑥檢查本體電極及線圈的絕緣性、檢查勵磁線圈是否完好、電極是否銹蝕、內(nèi)部接線是否斷線、襯里是否磨損。
3.3零點不穩(wěn)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流動擾動源;②管體內(nèi)是否充滿液體、液體是否含有氣泡;③檢查傳感器是否可靠接地、是否有空間電場或磁場干擾,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(wěn)定、準確的工作從設計和安裝階段就開始進行。流量計的安裝應滿足其對前、后直管段的要求，應保證流量計上游直管段長度≥5D(D為管徑),下游直管段長度≥3D,以消除安裝位置造成的測量誤差，同時應減少晃動、規(guī)避干擾源，且管道中不能出現(xiàn)非滿管、紊流等問題。如果流量計安裝現(xiàn)場不能滿足上述要求，就可能造成流量計計量波動。
結合故障案例進行分析:1號進水流量計瞬時數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動,在同工況下計量值與其他3臺流量計數(shù)值對比有明顯偏差。4臺流量計每日累計數(shù)據(jù)值見表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(shù)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)進行檢測,對設備內(nèi)檢(heartbeat心跳技術)等進行校核,效果均不明顯。考慮到數(shù)據(jù)傳輸電纜曾經(jīng)受過損傷,更換了連接電纜。
對測量傳感器本體絕緣情況進行檢查，觀測絕緣阻值是否正常、電極是否銹蝕、線圈是否銹斷。1號電.磁流量計本體電極參數(shù)見表2。
由表2可以看出，線圈和4個電極對地絕緣性能均已嚴重超出出廠允許的誤差范圍，因此初步判定故障原因為絕緣下降。
根據(jù)管道式電磁流量計本體電極及線圈絕緣原理，基本判定是勵磁線圈和電極絕緣性能不良,導致測試結果顯示異常。搜集、查閱相關資料,并綜合考慮現(xiàn)場工況，認為對直徑1800mm流量計不能拆除維修。經(jīng)過充分討論,決定在不停產(chǎn)的情況下進行維修,并制定出維修實施方案。
考慮到該管道流量計的防護等級為IP67,根據(jù)其本體內(nèi)部構造確定開腔形式、位置、尺寸,在其上部開大窗(1500mmx500mm),以滿足保證電磁線圈在拆裝過程中不受損;中部左右電極位置開小窗(500mmX500mm),便于接線和再次密封;下部由于位置較低,很難操作，決定開大窗(1500mmx1200mm),便于狹窄空間開口和再次密封。
打開密封后,發(fā)現(xiàn)1號電極位置有進水現(xiàn)象,導致電磁線圈和電極安裝部位發(fā)生銹蝕絕緣失效。對1號電極進行除銹處理并壓緊，對其他3個電極安裝環(huán)進行除銹,同時更換所有連接導線,再次測試電磁流量計本體電極參數(shù)(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(nèi)。
電極絕緣性能修復后,按維修方案對其進行復位,其中，上蓋采取密封條加螺絲固定，下蓋和左右開口采.取點焊固定強度,防水結構膠填縫。對流量計本體進行焊接及密封,設備功能已基本恢復。修復后的流量計從數(shù)據(jù)連續(xù)上觀察,1號流量計的波動幅度和日累計值與其他3臺流量計數(shù)據(jù)相差極小，說明設備功能已恢復正常,具體數(shù)據(jù)見表4。
5結束語
管道式電磁流量計原理簡單,在一般情況下故障率極低,但因其防護等級較高,管道主體制造過程中又采用整體焊接工藝,導致維修人員往往不了解其內(nèi)部結構。出現(xiàn)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(jù)故障現(xiàn)象逐步檢查判斷,發(fā)現(xiàn)并解決設備出現(xiàn)的問題。
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