摘要:電磁流量計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)過程中的常用計(jì)量設(shè)備,常用于清水、污水、氣源、藥劑等的計(jì)量,其正確性直接影響日常成本核算、能耗等重要指標(biāo)的正確性。因此,選擇質(zhì)量可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量正確的流量計(jì)是非常重要的。介紹流量計(jì)的測(cè)量原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu),并結(jié)合設(shè)備具體應(yīng)用場(chǎng)景分析指標(biāo)的選擇及維護(hù)維修方法,確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
0引言
近年來，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，污水處理行業(yè)已經(jīng)成為國(guó)家建設(shè)的重要組成部分,各污水處理企業(yè)對(duì)進(jìn)廠區(qū)的污水計(jì)量正確程度要求也進(jìn)一步加強(qiáng)。計(jì)量設(shè)備主要以電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)為主，管道式電磁計(jì)量以其運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)值讀取準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)廣:受青睞。考慮到電磁流量計(jì)的運(yùn)行工況和密封要求，管道式流量計(jì)主體多為全密封式設(shè)計(jì)。某污水處理廠E+H5L4CT8-1202/0型進(jìn)水流量計(jì)的使用與維修經(jīng)驗(yàn)。
1電磁流量計(jì)測(cè)量原理
管道式流量計(jì)測(cè)量原理如圖1所示。流動(dòng)的介質(zhì)相當(dāng)于運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，其感應(yīng)電壓Ue與介質(zhì)流速V成比例關(guān)系，通過兩個(gè)測(cè)量電極加載在放大器上。并可以根據(jù)管道橫截面積A計(jì)算體積流量Q。
其中,Ue為感應(yīng)電壓,B為磁場(chǎng)強(qiáng)度,L為電極間距,I為電流,V為流速。
2電磁流量計(jì)主要組成
以E+H5L4CT8-1202/0型集成流量計(jì)為例進(jìn)行介紹,其主要組件有變送器、磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)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(chǎng)。直流磁路用永磁體來實(shí)現(xiàn),優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,受交流磁場(chǎng)的干擾較少。直流磁場(chǎng)容易造成測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)電解液極化,負(fù)極被正離子包圍,正極被負(fù)離子包圍,兩個(gè)電極之間內(nèi)阻增大,影響測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)確性,所以一般采用交流磁場(chǎng)。
(2)測(cè)量導(dǎo)管:用于被測(cè)導(dǎo)電介質(zhì)通過,一般選擇低導(dǎo)熱性、低導(dǎo)電性低，同時(shí)具備一定機(jī)械強(qiáng)度的材料,例如玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁材、不銹鋼等。
(3)電極:反饋與被測(cè)電位成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。電極一般采用非磁性304或316不銹鋼制成,要求.與流量計(jì)襯里結(jié)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(yīng)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(shí)可以隔絕周圍磁場(chǎng)的干擾。
(5)內(nèi)襯:在流量計(jì)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)側(cè)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(cè)介質(zhì)直接接觸,其作用是增強(qiáng)測(cè)量導(dǎo)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)放大成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要干擾信號(hào)。
(7)連接電纜:包括電極電纜及供電電纜,其敷設(shè)應(yīng)遠(yuǎn)離電氣設(shè)備和開關(guān)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(jì)故障類型及檢查流程
以分體式流量計(jì)為例,介紹流量計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及本體電極分布情況(圖3、圖4)。在流量計(jì)的使用過程中,常見故障有無流量信號(hào)輸出、輸出信號(hào)晃動(dòng)等,檢查步驟如下。
3.1無流量信號(hào)輸出.
檢查流程為:①檢查變送器電源是否通電、熔.絲及各級(jí)電源是否正常,變送器內(nèi)部電路板是否正常、是否報(bào)錯(cuò);②勵(lì)磁和信號(hào)電纜是否導(dǎo)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(lì)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(cè)液體與電極材料之間是否產(chǎn)生表面效應(yīng),例如電化學(xué)和極化現(xiàn)象、觸媒作用形成氣霧等。
3.2輸出信號(hào)晃動(dòng)
檢查流程為:①檢查安裝電磁流量計(jì)傳感器的管系是否有脈動(dòng)流動(dòng)擾動(dòng)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(jí)電源是否正常，變送器內(nèi)部電路板是否正常、是否報(bào)錯(cuò);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(lì)磁和信號(hào)電纜屏蔽層是否接地;⑤被測(cè)液體與電極材料之間是否產(chǎn)生表面效應(yīng),如電化學(xué)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(lì)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(diǎn)不穩(wěn)定
檢查流程為:①檢查安裝電磁流量計(jì)傳感器的管系是否有脈動(dòng)流動(dòng)擾動(dòng)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(chǎng)或磁場(chǎng)干擾,勵(lì)磁和信號(hào)電纜屏蔽層是否接地;④液體電導(dǎo)率是否均勻、電極是否存在污染等問題;⑤信號(hào)回路絕緣性是否正常。
4電磁流量計(jì)維修案例分析
保證管道式電磁流量計(jì)計(jì)量穩(wěn)定、準(zhǔn)確的工作從設(shè)計(jì)和安裝階段就開始進(jìn)行。流量計(jì)的安裝應(yīng)滿足其對(duì)前、后直管段的要求，應(yīng)保證流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度≥5D(D為管徑),下游直管段長(zhǎng)度≥3D,以消除安裝位置造成的測(cè)量誤差，同時(shí)應(yīng)減少晃動(dòng)、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(jì)安裝現(xiàn)場(chǎng)不能滿足上述要求，就可能造成流量計(jì)計(jì)量波動(dòng)。
結(jié)合故障案例進(jìn)行分析:1號(hào)進(jìn)水流量計(jì)瞬時(shí)數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng),在同工況下計(jì)量值與其他3臺(tái)流量計(jì)數(shù)值對(duì)比有明顯偏差。4臺(tái)流量計(jì)每日累計(jì)數(shù)據(jù)值見表1。
由表1可以看出,1號(hào)流量計(jì)與其他3臺(tái)流量計(jì)累計(jì)計(jì)值偏差較大,且數(shù)值波幅較大。對(duì)電磁流量計(jì)的變送器電路板(電源板、信號(hào)板、通信板)進(jìn)行檢測(cè),對(duì)設(shè)備內(nèi)檢(heartbeat心跳技術(shù))等進(jìn)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(duì)測(cè)量傳感器本體絕緣情況進(jìn)行檢查，觀測(cè)絕緣阻值是否正常、電極是否銹蝕、線圈是否銹斷。1號(hào)電.磁流量計(jì)本體電極參數(shù)見表2。
由表2可以看出，線圈和4個(gè)電極對(duì)地絕緣性能均已嚴(yán)重超出出廠允許的誤差范圍，因此初步判定故障原因?yàn)榻^緣下降。
根據(jù)管道式電磁流量計(jì)本體電極及線圈絕緣原理，基本判定是勵(lì)磁線圈和電極絕緣性能不良,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果顯示異常。搜集、查閱相關(guān)資料,并綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)工況，認(rèn)為對(duì)直徑1800mm流量計(jì)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(jìn)行維修,并制定出維修實(shí)施方案。
考慮到該管道流量計(jì)的防護(hù)等級(jí)為IP67,根據(jù)其本體內(nèi)部構(gòu)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(hào)電極位置有進(jìn)水現(xiàn)象,導(dǎo)致電磁線圈和電極安裝部位發(fā)生銹蝕絕緣失效。對(duì)1號(hào)電極進(jìn)行除銹處理并壓緊，對(duì)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(dǎo)線,再次測(cè)試電磁流量計(jì)本體電極參數(shù)(表3)。
由表3可以看出，電極絕緣性能恢復(fù)至允許的誤差范圍內(nèi)。
電極絕緣性能修復(fù)后,按維修方案對(duì)其進(jìn)行復(fù)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(diǎn)焊固定強(qiáng)度,防水結(jié)構(gòu)膠填縫。對(duì)流量計(jì)本體進(jìn)行焊接及密封,設(shè)備功能已基本恢復(fù)。修復(fù)后的流量計(jì)從數(shù)據(jù)連續(xù)上觀察,1號(hào)流量計(jì)的波動(dòng)幅度和日累計(jì)值與其他3臺(tái)流量計(jì)數(shù)據(jù)相差極小，說明設(shè)備功能已恢復(fù)正常,具體數(shù)據(jù)見表4。
5結(jié)束語
管道式電磁流量計(jì)原理簡(jiǎn)單,在一般情況下故障率極低,但因其防護(hù)等級(jí)較高,管道主體制造過程中又采用整體焊接工藝,導(dǎo)致維修人員往往不了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。出現(xiàn)故障后,很難維修人員快速找到故障原因。本文結(jié)合設(shè)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(shè)備出現(xiàn)的問題。
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