電磁流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)與校準(zhǔn)分析
發(fā)布日期：2018-08-03 作者：暉祥自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司 點(diǎn)擊：361
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。其測(cè)量原理是當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。如圖1所示，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)切割磁力線時(shí)，也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。
其感應(yīng)電勢(shì)為E=kBVD
其中：
K———儀表常數(shù)
B———磁感應(yīng)強(qiáng)度
V———測(cè)量管道截面內(nèi)的平均流速
D———測(cè)量管道截面的內(nèi)徑
測(cè)量流量時(shí)，導(dǎo)電性的液體以速度v流過(guò)垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)，導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電壓，其感應(yīng)電壓信號(hào)通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上與液體直接接觸的電極檢出，并通過(guò)電纜送至轉(zhuǎn)換器通過(guò)智能處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4~20mA或0~1kHz輸出。
2故障現(xiàn)狀介紹與原因分析
2.1電磁流量計(jì)使用概況
電磁流量計(jì)早在上個(gè)世紀(jì)50年代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用，也廣泛應(yīng)用于制鹽化工等行業(yè)的計(jì)量，我公司真空制鹽采輸鹵應(yīng)用過(guò)程中，部分電磁流量計(jì)出現(xiàn)的一些故障、測(cè)量不準(zhǔn)確等現(xiàn)象。目前在我們公司電磁流量計(jì)主要對(duì)液體（鹽鹵，水）和渣漿流體進(jìn)行流量檢測(cè)，獲得瞬時(shí)流量和累積流量。三個(gè)礦區(qū)有約100臺(tái)電磁流量計(jì)，使用時(shí)間長(zhǎng)短不一，有的壽命在十年以上，但近幾年由于井組增多，注入井組介質(zhì)不斷變化，鹵水類型不斷轉(zhuǎn)換，以及管道切換頻繁導(dǎo)致的測(cè)量不準(zhǔn)確時(shí)有發(fā)生。
前段時(shí)間我們使用電磁流量計(jì)，由于注水介質(zhì)發(fā)生改變，出現(xiàn)注水流量比平常顯著降低（由100m3/h降低至20~30m3/h），出鹵量明顯偏高的現(xiàn)象，針對(duì)這一現(xiàn)象曾做以下工作：
測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)生顯著變化的部分井組，在焊接管道時(shí)曾拆開(kāi)流量計(jì)，流量計(jì)內(nèi)部結(jié)垢情況。
電磁流量計(jì)內(nèi)部結(jié)垢圖例
2.2電磁流量計(jì)故障原因主要有兩類
類是外部原因引發(fā)的故障，例如安裝不當(dāng)導(dǎo)致流動(dòng)畸變，傳感器內(nèi)壁沉積和結(jié)垢。由于鹵水和不同注水介質(zhì)在管道流動(dòng)的過(guò)程中，由于溫度、壓力等的變化，介質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，易在管路和流量計(jì)內(nèi)壁上結(jié)垢，受流量計(jì)流通截面積變化的影響，儀表的檢測(cè)準(zhǔn)確性也會(huì)發(fā)生變化。另一方面，鹵水電導(dǎo)率隨濃度、成份等發(fā)生的變化。電導(dǎo)率(EC)表示溶液的導(dǎo)電能力，不同濃度之間和不同pH值之間，鹵水的電導(dǎo)率變化很明顯。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)變化范圍較大。管路和流量計(jì)內(nèi)壁上結(jié)垢會(huì)明顯影響流體的電導(dǎo)率，增大管路截面的電阻值，降低電信號(hào)輸出，從而影響流量計(jì)的準(zhǔn)確性。
第二類是儀表自身故障，即儀表自身結(jié)構(gòu)件或元器件損壞引發(fā)的故障
3鹵水輸送管道流量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)原因分
結(jié)合我公司電磁流量計(jì)在鹵水輸送管道現(xiàn)狀，可流體的流通面積，將導(dǎo)致測(cè)量誤差的隱形故障，如果附著層是高電導(dǎo)率，電磁流量傳感器電極間的電勢(shì)易短路，如果附著層是絕緣性，電磁流量傳感器電極表面被絕緣將斷開(kāi)了測(cè)量回路。后兩種現(xiàn)象需要清潔附著層或更換傳感器才能使儀表正常工作。
3.2雷電擊
線路遇雷擊時(shí)會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生很高電壓和浪涌電流，儀表遭雷擊后極易損壞。雷電擊主要通過(guò)三個(gè)途徑進(jìn)入儀表：儀表電源線，轉(zhuǎn)換器和傳感器間的激磁線與流量信號(hào)線。從雷電故障中損壞的儀表零部件分析，雷電擊大部分經(jīng)電源線路進(jìn)入儀表從而引發(fā)故障，而其他兩種途徑比較少。
3.3環(huán)境條件變化
環(huán)境條件變化所引起的故障主要是因?yàn)閮x表在運(yùn)行期間出現(xiàn)了新的干擾源。例如一臺(tái)接地保護(hù)并不良好的電磁流量計(jì)，調(diào)試期因無(wú)外界干擾源，儀表能夠正常運(yùn)行，然而在運(yùn)行期出現(xiàn)新的干擾源后(例如：管道旁新增高壓電網(wǎng)、測(cè)量點(diǎn)附近管道或較遠(yuǎn)處實(shí)施管道電焊，車輛過(guò)往頻繁振動(dòng)加大等等)，干擾了儀表正常運(yùn)行，出現(xiàn)了電磁流量計(jì)信號(hào)輸出較大振蕩。
3.4突發(fā)事件對(duì)表計(jì)影響
傳感器長(zhǎng)時(shí)間浸泡水中，本廠區(qū)閥門(mén)井遇到暴雨外加斷電的情況，導(dǎo)致儀表全部浸泡在水中，長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)。事后經(jīng)過(guò)及時(shí)檢查處理，大部分恢復(fù)，而密封不嚴(yán)實(shí)的儀表，內(nèi)部勵(lì)磁線圈、電路板等全部損壞，傳感器無(wú)法工作，只能更換儀表。
4解決方法與思路
根據(jù)電磁流量計(jì)工作原理和工作環(huán)境要求，解決電磁流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)主要是從前期選型、保證工作環(huán)境、消除干擾因素、定期校準(zhǔn)等幾方面入手。
4.1前期選型
首先不同測(cè)量介質(zhì)的類型選取合適的儀表，這里涉及的內(nèi)容主要有管道口徑大小、壓力等級(jí)、測(cè)量介質(zhì)酸堿性、腐蝕性、噪音、電極特點(diǎn)、襯里材質(zhì)、接地性能等；盡量選用陶瓷襯里的電磁流量計(jì)，如果預(yù)算允許，就用電容式電磁流量計(jì)，因沒(méi)有接液電極，同時(shí)又是陶瓷內(nèi)襯里，這樣效果會(huì)好一些；有條件情況下，要求供貨商對(duì)陶瓷襯里進(jìn)行鏡面拋光處理，這樣處理后，襯里不易結(jié)垢，即使有輕微結(jié)垢，也會(huì)在維護(hù)時(shí)容易處理掉。
第二是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況選擇分體式、一體式，防護(hù)等級(jí)等。
4.2安裝地點(diǎn)、方式選擇
1）流量計(jì)前后直管段長(zhǎng)度直接影響測(cè)量準(zhǔn)確度，很多儀表前期設(shè)計(jì)合符要求，但后期因?yàn)樯a(chǎn)檢修等各種原因，需要增加各種閥門(mén)、沖洗管道等管件，會(huì)導(dǎo)致直管段要求不夠，直接導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確；因此，前期設(shè)計(jì)安裝盡量放大表計(jì)前后直管段長(zhǎng)度。
2）保證安裝儀表的管道充滿測(cè)量介質(zhì)。流量計(jì)測(cè)量段長(zhǎng)度范圍內(nèi)不可以有氣室、氣袋等。
4.3采取防垢措施及裝置
根據(jù)流量計(jì)自身性能特點(diǎn)及安裝要求，結(jié)合在我公司使用現(xiàn)狀以及故障原因分析，在電磁流量選型、使用等方面可采取以下措施：
（1）選擇合適的安裝位置。當(dāng)停流時(shí)，漿液中的沉渣不在流量計(jì)測(cè)量管的位置聚集，減少結(jié)垢的機(jī)率。在易結(jié)垢的管路段上，加裝除垢超聲波流量計(jì)，可保證流量計(jì)段30m以內(nèi)管路不結(jié)垢。
（2）加旁路沖洗裝置。在流量計(jì)不運(yùn)行時(shí)或產(chǎn)生管道阻礙時(shí)，及時(shí)用清水對(duì)流量計(jì)進(jìn)行沖洗處理。
（3）選擇大口徑。在滿足生產(chǎn)需求情況下，選擇稍大口徑的流量計(jì)，雖然計(jì)量精度會(huì)略有下降，但維保量會(huì)減少許多。
（4）選擇沒(méi)有外部干擾的環(huán)境。安裝在沒(méi)有震動(dòng)的位置，流量計(jì)兩邊的管道要用支架支撐，減少工作時(shí)的管道震動(dòng)，同時(shí)流量計(jì)檢修時(shí)便于拆裝；給流量計(jì)安裝外防護(hù)罩，減少環(huán)境對(duì)表計(jì)的損害和影響。
（5）定期校準(zhǔn)。已安裝的無(wú)法拆除的流量計(jì)，進(jìn)行定期校準(zhǔn)標(biāo)定，該維護(hù)工作量較大。
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