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    YJ-LDE系列電磁流量計故障檢查與案例分析之一

    第一節 故障類型

    電磁流量計

    電磁流量運行中產生故障的第一類為儀表本身故障,即儀表結構件或元器件損壞引起的故障;第二類為外界原因引起的故障,如安裝不妥流動畸變,沉積和結垢等。本文重點討論的是應用方面和上述第二類外界原因的故障。

    按照故障發生時期分類,可分為:①調試期故障;②運行期故障。調試期故障出現在新裝用后調試初期,主要原因是儀表選用或設定不當,安裝不妥等。運行期故障足在運行一段時期后出現,主要原因有流體中雜質附著電極襯里,環境條件變化出現新干擾源等。

    按故障外界源頭分析來自3個方面:①管道系統和安裝等方面引起的;②環境方面引起的;③流體方面引起的。來源①主要在調試期表現出來;來源②和③則在調試期和運行期均會出現。 


    一、調試期故障

    本類故障在電磁流量計初始裝用調試時就出現,但一經改進排除故障,以后在相同條件下一般就不會再度出現。常見調試期故障主要有安裝不妥、環境干擾、流體特性影響三方面原因。

    1、管道系統和安裝等方面

    通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,常見的例如將流量傳感器安裝在易積聚潴留氣體的管網高點;流量傳感器后無背壓,液體逕直排入大氣,形成其測量管內非滿管;裝在自上向下流的垂直管道上,可能出現排空等。

    2、環境方面

    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。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨接地保護可獲得滿意測量,但如遇管道有強雜散電流(如電解車間管道)亦不一定能克服,須采取流量傳感器與管道緣絕的措施(參見下文案例 12)??臻g電磁波干擾一般經信號電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護,但也曾遇到屏蔽保護還不能克服(見案例 10) 。

    3、流體方面

    液體含有均勻分布細小氣泡通常不影響正常測量, 唯所測得體積流量是液體和氣體兩者之和;氣泡增大會使輸出信號波動,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,輸出信號將產生更大波動。

    低頻(50/16 Hz-50/6 Hz)矩形波激磁電磁流量計測量液體中含有固體超過一定含量時將產生漿液噪聲,輸出信號亦會有一定程度波動。

    兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時,若兩種液體電導率(或各自與電極間電位)有差異,在混合未均勻前即進入流量傳感器進行流量測量,輸出信號亦會產生波動。

    電極材質與被測介質選配不善,產生鈍化或氧化等化學作用,電極表面形成絕緣膜,以及電化學和極化現象等,均會妨礙正常測量。


    二、運行期故障

    經初期調試并正常運行一段時期后在運行期間出現的故障,常見故障原因有:流量傳感器內壁附著層,雷電擊,環境條件變化。

    1、內壁附著層

    由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他流量儀表多,出現內壁附著層產生的故障概率也就相對較高。若附著層電導率與液體電導率相近,儀表還能正常輸出信號,只是改變流通面積,形成測量誤差的隱性故障;若是高電導率附著層,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。后兩種現象均會使儀表無法工作(參見案例 7)。

    2、雷電擊

    雷電擊在線路中感應瞬時高電壓和浪涌電流,進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損儀表有3 條引入途徑:電源線,傳感器與轉換器間的流量信號線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析,引起故障的感應高電壓和浪涌電流大部分是從控制室電源線路引入的,其他兩條途徑較少。還從發生雷擊事故現場了解到,不僅電磁流量計出現故障,控制室中其他儀表電常常同時出現雷擊事故。因此使用單位要認識設置控制室儀表電源線防雷設施的重要性?,F已有若于設計單位認識和探索解決這一問題,如齊魯石化設計院[1]。

    3、環境條件變化

    主要原因同上節調試期故障環境方面, 只是干擾源不在調試期出現而在運行期間再介入的。例如一臺接地保護并不理想的電磁流量計,調試期因無干擾源,儀表運行正常,然而在運行期出現新干擾源(例如測量點附近管道或較遠處實施管道電焊)干擾儀表正常運行,出現輸出信號大幅度波動。


    第二節 故障現象和檢查流程


    電磁流量計常見故障現象有:(1)無流量信號;(2)輸出晃動;(3)零點不穩;(4)流量測量值與實際值不符;(5)輸山信號超滿度值5類,下文將分節討論。

    ●通常檢查整個測量系統和判斷故障的程序如圖1所示,檢查環節包括電磁流量計本身的傳感器和轉換器以及連接兩者的電纜,電磁流量計上位的工藝管道,下(后)位顯示儀表連接電纜。

    ●經常采用的檢查手段或方法及其檢查內容列舉如下:

    1)通用常規儀器檢查
    電磁流量計1


    2)替代法

    利用轉換器和傳感器間以及轉換器內務線路板部件間的互換性,以替代法判別故障所在位置。

    3)信號蹤跡法

    用模擬信號器替代傳感器,在液體未流動條件下提供流量信號,以測試電磁流量轉換器。

    ●檢查首先從顯示儀表工作是否正常開始,逆流量信號傳送的方向進行。用模擬信號器測試轉換器,以判斷故障發生在轉換器及其后位儀表還是在轉換器的上位傳感器發生的。若是轉換器故障,如有條件可方便地借用轉換器或轉換器內線路板作替代法調試;若是傳感器故障需要試調換時,因必須停止運行,關閉管道系統,因涉及面廣,常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器,試換工程量大,通常只有在作完其他各項檢查,最后才下決心,卸下管道檢查傳感器測量管內部狀況或調換。


    第三節 無流量信號輸出檢查和采取措施


    一、故障原因

    無流量信號輸出大體上可歸納為 5個方面故障原因,它們是

    1)電源未通等電源方面故障;

    2)連接電纜(激磁回路,信號回路)系統方面故障;

    3)液體流動狀況方面故障;

    4)傳感器零部件損壞或測量內壁附著層引起等方面的故障;

    5)轉換器元器件損壞方面的故障。

    二、檢查程序

    2所示是檢查電磁流量計無流量信號輸出的流程。先按流程全面考慮作初步凋查和判斷,然后再逐項細致檢查和試排除故障。流程所列檢查順序的先后原則是:①可經觀察或詢問了解毋須較大操作的在前,即先易后難;②按過去現場檢修經驗出現頻度較高而售后可能出現概率;③檢查本身的先后要求較高者在前。若經初步調查確認是后幾項故障原因,亦可提前作細致檢查。

    ①模擬信號器是為調試和檢查電磁流量計專門設計的儀器,模擬流量傳感器的輸出信號。

    電磁流量計2

    2 電磁流量計無流量信號輸出檢查流程

    三、故障檢查和采取措施

    本小節分別討論15個方面故障原因的檢查的采取措施

    1、查電源方面故障

    檢查流程圖第1,第2項。首先確認己接入電源,再檢查電源各部分。查主電源和激磁電流熔絲,若接入符合規定電流值新熔絲再通電而又熔斷,必須找出故障所在點。查電源線路板輸出各路電壓是否正常,或試置換整個電源線路板。

    2、查連接電纜系統方面故障

    檢查流程圖第3項。分別查連接激磁系統和信號系統的電纜是否通,連接是否正確。

    3、查液體流動方向和管內液體充滿性

    檢查流程圖第4、第5項。液體流動方向必須與傳感器殼體上箭頭方向一致。對于能正反向測量的電磁流量計,若方向不一致雖仍可測量,但沒定的顯示流動正反方向不符,必須改正之。若拆傳感器工作量大,也可改變傳感器上箭頭方向和重新設定顯示儀表符號。

    管道未充滿液體工要是管網工程設計或傳感器安裝位置不妥,使傳感器測量管內不能充滿液體。應采取措施,避免安裝如圖3所示a,e位置和以虛線管排放時b位置,改裝到c,d位置。

    電磁流量計3

    3 傳感器安裝位置

    4、查傳感器完好性和測量管內壁狀況

    檢查流程圖第6,第7,第8,第9,第10項。主要檢查各接線端于和激磁線圈完好性,以及測量管內壁狀況。

    激磁線圈及其系統出現的故障常有:①線圈斷開,②線圈或其端子絕緣下降,③匝間短路。三類故障中以絕緣下降出現的頻度相對較高。線圈斷開和絕緣下降可方便地用萬用電表和兆歐表檢查。匝間短路檢查就相對復雜些,首先新裝電磁流量計啟用前用惠斯登電極測其直流電阻值和測量時環境溫度,并記錄在案作為參照值。檢查故障時若出現人范圍匝間短路,用萬用表測量電阻就可作出判斷; 若是少數匝間短路或要證明未發生短路。 還必須用電橋測量,并作必要銅電阻溫度系數修正。

    傳感器激磁線圈回路絕緣下降的故障出現頻度相對較高的原因足,電氣外殼防護等級IP65GB420393)的傳感器常被短時間浸水(如傳感器裝在較低位置時周圍出事故浸水) ,按IP65僅是防塵防噴水,很易浸入水或潮氣。即使是IP67(防塵防短時間浸水)或IP68(防塵防連續浸水)級,也常發生在接線完成后,引入電纜密封圈或端子盒蓋密封墊片未達到密封要求而形成事故。因操作疏忽密封圈墊部位進水造成的故障足屢見不鮮的。

    接線端子受潮引起的絕緣下降,通??刹捎脽岽碉L吹干噪,使之恢復絕緣。線圈受潮對于兩半合攏保護外殼的傳感器,可拆卸外殼蓋置于烘箱,以適當溫度烘干之;對于氣密型(即焊接結構的防護外殼)傳感器磁圈雖然結構上保證不會受潮,但也有從電纜與密封膠交界面滲入的案例。

    測量管內壁狀況附著絕緣層或導電層的最可靠檢查判斷是卸下傳感器離線直接觀察, 但工作量較大;亦可用在線間接檢查方法,即測量電極接觸電阻和電極極化電壓估計附著層狀況。間接方法的具體操作參見本章第九節。

    5、查轉換器的故障

    檢查流程圖第11項?,F代電磁流量轉換器檢查方法常采用以線路板備件和替代法試排除故障。

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