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丙烯酸裝置中電磁流量計故障分析
发布时间:2021-3-30 08:28:49

摘要:爲獲得正常測量精確度,電磁流量傳感器上遊要有一定長度直管段,但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低 。90°彎頭、T形管、全開閘閥後通常認爲只要離電極中心線(不是傳感器進口端連接面)5倍直徑(5D)長度的直管段,不同開度的閥則需10D;下遊直管段爲2~3D或無要求;但要防止蝶閥閥片伸人到傳感器測量管內 。
1電磁流量計原理與結構
1.1概述.
  電磁流量計(以下簡稱EMF)是利用法拉第電磁感應定律制成的-種測量導電液體體積流量的儀表 。50年代初EMF實現了工業化應用,近年來世界範圍EMF産量約占工業流量儀表台數的5%~6.5% 。70年代以來出現鍵控低頻矩形波激磁方式,逐漸替代早期應用的工頻交流激磁方式,儀表性能有了很大提高,得到更爲廣泛的應用 。
1.2原理與機構
  EMF的基本原理是法拉第電磁感應定律,即導體在磁場中切割磁力線運動時在其兩端産生感應電動勢 。導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動,與流動方向垂直的方向上産生與流量成比例的感應電勢,電動勢的方向按“弗來明右手規則”,其值如下式:
E=kBDV
式中:E一感應電動勢,即流量信號,V;
k---系數;
B--磁感應強度,T;
D--測量管內徑,m;
V---平均流速,m/s 。
設液體的體積流量爲,則式中:k-儀表常數,
  k=4KB/πD 。EMF由流量傳感器和轉換器兩大分組成 。傳感器典型結構,測量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流後産生磁場穿過測量管,一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸,引出感應電勢,送到轉換器 。激磁電流則由轉換器提供 。
2電磁流量計故障類型
  電磁流量汁運行中産生故障的第一類爲儀表本身故障,即儀表結構件或元器件損壞引起的故障;第二類爲外界原因引起的故障,如安裝不妥流動畸變,沈積和結垢等 。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,可分爲:①調試期故障;②運行期故障 。調試期故障出現在新裝用後調試初期,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後出現,主要原因有流體中雜質附著電極襯裏,環境條件變化出現新幹擾源等 。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 。
2.1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,以後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、環境幹擾、流體特性影響3方面原因 。屏蔽保護還不能克服 。
2.1.3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産生更大波動 。低頻(50/16Hz~50/6Hz)矩形波激磁電磁流量計測量液體中含有固體超過一-定含量時將産生漿液噪聲,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人流量傳感器進行流量測量,輸出信號亦會産生波動 。電極材質與被測介質選配不善,産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 。
2.2運行期故障
  經初期調試並正常運行一段時期後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 。
2.2.1內壁附著層
  由于電磁流量計測量含有懸浮固相或汙髒體的機會遠比其他流量儀表多,出現內壁附著層産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 。後兩種現象均會使儀表無法工作 。
2.2.2雷電擊
  雷電擊在線路中感應瞬時高電壓和浪湧電流,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,傳感器勺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湧電流大部分足從控制室電源線路引人的,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 。
2.2.3環境條件變化.
  主要原因同上節調試期故障環境方面,只是幹擾源不在調試期出現而在運行期間再介人的 。例如一台接地保護並不理想的電磁流量計,調試期因無廠擾源,儀表運行正常,然而在運行期出現新幹擾源(例如測量點附近管道或較遠處實施管道電焊)幹擾儀表正常運行,出現輸出信號大幅度波動 。
3丙烯酸裝置中電磁流量計簡介及故障分析
3.1電磁流量計簡介
  丙烯酸裝置中采用的一種電磁流量計,其爲電磁流量計AXF系列流量計是基于數十年現場經驗實踐研發的産品,不僅耐用,而且易于操作  ?筛鼡Q電極和電極粘汙度診斷功能的結合大大提高了系統可維護性 。AXF采用能消除流體噪音的“雙頻勵磁法”和爲惡劣環境下使用新增的可選“增強型雙頻勵磁法”,確保系統穩定性和快速響應 。
3.2電磁流量計的安裝問題
3.2.1直管段長度問題
  爲獲得正常測量精確度,電磁流量傳感器上遊也要有一定長度直管段,但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低 。90°彎頭、T形管、全開閘閥後通常認爲只要離電極中心線(不是傳感器進口端連接面)5倍直徑(5D)長度的直管段,不同開度的閥則需10D;下遊直管段爲(2~3)D或無要求;但要防止蝶閥閥片伸人到傳感器測量管內 。各標准或檢定規程所提出上下遊直管段長度亦不--致,這是由于爲保證達到當前0.5級精度儀表的要求 。
3.2.2安裝位置和流動方向問題
  傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可,不受限制 。但測量固液兩相流體最好垂直安裝,自下而上流動 。這樣能避免水平安裝時襯裏下半部局部磨損嚴重,低流速時固相沈澱等缺點 。水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,不要處于垂直于地平線,因爲處于地步的電極易被沈積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面,使輸出信號波動 。
3.3強流束的幹擾
  丙烯酸裝置中,有一台比較重要的電磁流量計,其安裝位置如圖1所示 。電磁流量計FT-1230安裝在彎曲管道的底部位置,前後直管段長度均符合要求 。但裝置投運後,很長時間工作不正常 。從DCS趨勢圖上看出流量波動很大,趨勢圖雜亂,而經反複檢查,儀表安裝,電極及接地均無問題 。後又檢查工藝上遊工業管道安裝的情況,主管道的流東由三股流束F1,F2,F3組成,其中F3來自一個高位槽,和電磁流量計安裝位置標高差了約20m 。而D段管道長約1m,H段管道長約1.5m 。F3流束從高位槽下來後,由于其巨大的位能轉還成動能,使得F3未能和F1,F2混合好而直接穿過電磁流量計,也即有2種不同流束的流體穿過電磁流量計 。這股流束形成了對主流體的幹擾,使電磁流量計指示紊亂波動 。找到原因後,將電磁流量計FT-1230從A位置移到B位置,B位置距原管道彎曲部分約2m 。改進安裝位置後,這一難題終于得到解決 。
電磁流量計安装图示
3.4容器內部局部阻力變化對流的幹擾
  丙烯酸裝置內有一台電磁流量計,其原安裝位置如圖2所示 。其前後直管段長度及接地均符合要求,但是開車後流量示值一直跳動,且查不出來原因 。一個偶然的機會,母液罐的攪拌器停止運行後卻發現電磁流量計示值穩定了 。經檢查發現,此攪拌器示側壁安裝,且位置距電磁流量計管線出口翻起的波浪改變了管道出口的阻力 。電磁流量計出口到容器壁的距離D1約1.5m,由于距離太短,攪拌波浪使管道出口的壓力波動,從而使電磁流量計出口流速不穩,使電磁流量計示值産生跳動 。後將電磁流量計從A位置移到B位置,距原安裝約10m,電磁流量計才得以正常運行 。

4總結
   丙烯酸装置中,在電磁流量計现实安装中遇到了很多问题,经过笔者不断地学习和对有经验师傅的请教,从而对電磁流量計安装的有关问题有了较为深刻认识 。

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