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电磁流量计

电磁流量计在实际使用中出现的仪表测量值与应用参比值不符的检查方法

论述了电磁流量计在实际使用中出现的仪表测量值与应用参比值不符的检查方法,包括示值偏差的原因分析、检查流程,且给出了若干实例。

                   

  电磁流量计(以下简称EMF)常见故障现象有:①无流量信号输出,②零点不稳,③输出晃动,④流量测量值与应用参比值不符,⑤输出信号超满度值五类。故障产生有仪表本身的原因,也有外界的原因。外界原因有设定调试错误、安装不妥、环境条件、流体物性以及管道系统等应用技术方面引起的。

  针对出现较多的“流量测量值与应用参比值不符”现象,介绍其检查流程、原因分析和采取措施等。

  1 故障类型

  EMF流量测量值与应用参比值不符,大体可归纳有以下6类原因:

  ①转换器设定值不正确;

  ②传感器安装位置不妥未满管或液体中含有气泡;

  ③未处理好信号电缆或使用过程中电缆绝缘下降;

  ④传感器上游流动状况不符合要求;

  ⑤传感器极间电阻变化或电极绝缘下降;

  ⑥所测量管系存在未纳入考核的流入/流出量。

  2 比对的参照系

  在检查本故障现象之前,首先要评估与EMF测量流量比对的实际流量(即各参照系推导出来的参比流量)的准确性和正确性。人们用作参照流量常从以下三个方面获得:

  ①从流程系统的物料平衡,即进入系统的量与流出系统的量之间作比较;

  ②与其它流量测量值之间的比对,如与水池容器的体积或外夹装式超声流量计的流量相比较;

  ③与历史测量值相比较。

  流程现场工艺运行人员按这些参照系,根据经验提出流量仪表测量值不准确的看法,仪表工程师要了解与分析运行人员作出判断的依据过程和数据,了解流程甚至去现场勘察,确认其正确后才做下一步检查。

  现例举用得较多的夹装式超声流量计作比对参照时,准确性评估中的几点常见失误。

  ①作流量计算时流通面积未实测测量管段的外径和壁厚,仅按所查得钢管规格表中名义尺寸代入,由于外径和壁厚的允差,带来流通面积的计算误差。例如,DN200~DN500无缝热轧钢管流通面积可能相差±3.4%~±3.2%;即使外径用圆周法实测而壁厚未测用名义尺寸,流通面积也可能相差±1.25%~±1%。②在现场测量声波传播距离如有1%~2%误差,即会给流量测量带来1%~2%的误差。③没有计入水泥衬里层厚度,旧管锈蚀层或污积层厚度。

  又如在水厂经常用清水池体积作比对参照,要评估水池面积的准确性。经常发生计算水池面积仅按设计图或竣工图数据,由于竣工图仅按工程要求而未按计量要求丈量,必然会带来误差;还有可能未减去水池中隔墙、管线所占去的体积,以及旁路管流出/流入的体积。并要确认在试验时间内阀门的密封性等等,均应作复核评估。

  3 检查程序

  通常检查故障的程序如图1所示,从显示仪表工作是否正常开始,逆流量信号传送的方向进行。常规检查一般首先用模拟信号器1)测试转换器,以判断故障发生在转换器及其后续仪器还是在连接电缆和传感器发生的。若是转换器故障,由于当代仪表大部分均有互换性,就可方便地试调换转器部件甚至转换器整机;若是传感器故障需要试调换时,因必须停止管道系统运行,涉及面广往往不易办到。特别是大口径EMF,试换工作量大,通常以能作完其它各项检查,蕞后才下决心拆卸传感器进行检查或调查。

  图2所示是检查EMF测量流量与实际流量不符的流程。先全面考虑作初步调查和判断,然后再逐项细致检查和试排除故障。图2所列检查顺序的先后原则是:①可经观察或询问了解而毋须作较大操作的在前,即先易后难;②按过去现场检修经验,出现频度较高今后出现概度较高者在前;③检查本身的先后要求。若经初步调查确认故障是后几项的原因,亦可提前作细致检查。

  4 故障检查

  本节讨论图2所示6类原因的检查和采取措施。

  4.1 复核转换器设定值和检查零点、满度值

  首先检查相配套传感器和转换器的编号是否对号。当代大部分EMF在制造厂实流校准后在传感器名牌(或/和随表附《使用说明书》)标明校准的仪表常数,并在所配套的转换器内设定好。因此新安装的仪表调试前首先要复核仪表常数,或者传感器编号和转换器编号是否配对。因为这类失配的事件经常发生,还需复核口径、量程和计量单位等设定值。

  用模拟信号器(通常按所用EMF型号向制造厂订购)检查转换器零点和量程。

  4.2 查管道充液状况和含有气泡

  本类故障主要是管网工程设计和传感器选择位置不妥,使EMF传感器测量管内未能充满液体。要采取措施避免安装如图3所示a,e位置和以虚线管排放时的b位置,改装到c,d位置。在位置e是因下游无背压或背压不足(如阀2全开)使测量管内不能充满液体。若含有气泡应在流量传感器上游适当位置装自动排气阀或气体分离器。

  液体中泡状气体形成有从外界吸入(如泵轴密封性变坏、负压端管道法兰连接垫圈泄漏)和液体中溶解气体(主要为空气)转变成游离状气泡两种途径。EMF测量含有气泡的液体,测得的体积流量包含了气体体积;若气泡直径接近或大于电极直径,还会出现更为明显的输出晃动故障现象。

  4.3 检查连接电缆的匹配和绝缘

  通常人们检查EMF测量流量不符的故障原因,往往忽视连接传感器和转换器的电缆系统,而从制造厂去现场服务调试或检修过程的故障事例中,实际上出现连接电缆的原因频度颇高。例如经常遇到以下事例:①将所附整根电缆割断后重新连接,使用一阶段后连接处吸入潮气,绝缘下降;②信号线末端未处理好,内屏蔽层、外屏蔽层和信号芯相互间有短接,或与外壳短接;③不用规定型号(或所附)的电缆;④电缆长度超过受液体电导率制约的长度上限;⑤液体电导率较低而传感器和转换器相距较远,未按规定用驱动屏蔽电缆,有些型号EMF长度超过30m,电导率低于10-4S/cm时就需用2芯双重屏蔽的驱动屏蔽层。上述5种事例中③~⑤只会出现在初装调试期,②也较多出现于初装调试期。

  4.4 调查传感器上游流动状况,检查传感器测量管道内壁状况

  传感器上游流动状况常因受安装空间限制,偏离规定要求,如接近产生扰流的阻流件而无足够长度的直管段,这些会引入影响测量准确的因素。特别是接近传感器上游设置调节阀或未全开的闸阀,能完满解决的唯一办法是改动传感器的安装位置;在上游直管段长度不足的情况下,安装流动调整器1)也只能作部分改善。

  测量管内壁存在淤积层或管壁被磨损,从而改变流通面积,影响测量值。这类故障的出现只有在运行一段时期后才会出现。

  上海某水厂用DN1600EMF测量黄浦江原水,启用时正常,2年后开始感到测量值逐渐减小,未找到原因,直到6年后大检修时得到停流机会,进入传感器内部检查。测量管内壁沉积淤泥厚度达10~15mm,按10mm计算流通面积减小2.5%;若为DN800仪表沉积同样厚度淤泥,面积减小高达5%。若淤泥层导电率为液体的一半或一倍,DN1600和DN800仪表则流量测量值将分别有-1.25%和-2.5%的变化。

  流量传感器上游流动状况偏离要求的原因绝大部分是工程设计将传感器安装在不适当位置所致;工程设计的安装情况良好但出现较大误差,按常识判断似乎不可能是上游流动状况偏离要求引起的,但也确实发生过,例如下文在1998年遇到的故障例。

  上海某水厂两根输水管各用2台串联DN1400EMF计量出厂成品水,2台EMF由发送方(水厂)和接收方分别掌握。第1台传感器上游离全开蝶阀距离约8米与下游第2台传感器相距约2.5m,管线布置差强人意。1997年启用,即发现其中一根管线2台仪表计量值相差15%,半年后差值略有减小,为10%。制造厂工程师协同检查,除未检查传感器测量管内部外,作了全面检查和分析,未找出故障原因,成为悬案。直到1998年下半年卸下传感器发现进口管道水泥衬里大块脱落,堆积在传感器进口处高度达300~350mm(目测)。这些堆积物导致进入传感器水流流速分布严重畸变,即管道下部约有0.25D高度的弓形截面障碍物挡住了水流。清楚障碍即恢复正常。对于差值半年后从15%减小到10%,可以解释为开始时堆积高度比300~350mm高,在流动冲刷下高度降低,差值也随着减小。大口径流量传感器卸下管线或进入管道检查内部,必须停止流动,涉及面广,通常只能在排除其它故障的可能性后,放到蕞后进行。

  4.5 检测电极与液体接触电阻和电极绝缘

  电极与液体接触电阻值主要取决于接触面积和液体电导率。一般结构电极在测量电导率为5×10-6 S/cm的蒸馏水时电阻值为350kΩ,电导率为150×10-6 S/cm的生活和工业用水约为15kΩ,电导率为1×10-2 S/cm的盐水约为200Ω。

  用万用表在充满液体时测量电极接触电阻,虽然只是确定大体的值,却是判断管壁状况较方便的方法。准确测量必须用交流电桥,如Kohlraush电桥测量。电磁流量传感器的电极接触电阻蕞好在新装仪表调试时即测量并记录在案,以后每次维护时均作测量,作分析比较测得各次电阻值,必须是用同一型号万用表的同一测量档测量的值。分析比较将有助于今后判断仪表故障,省去从管道上卸下流量传感器进行检查。如所测电极接触电阻值比以前增加,说明电极表面被绝缘层覆盖或部分覆盖;如比以前电阻值减少,说明电极和衬里表面附着导电沉积层。

  通常要求电极绝缘电阻大于100MΩ,若检查结果确实是绝缘破坏只能调换传感器。检查电极绝缘的方法是先卸下流量传感器,放空液体,用布擦干衬里内表面,不留液(水)渍,干燥之;然后用500V,d.c.兆欧表,分别测试两电极对地电阻。然而,绝缘下降往往是地接线柱等浸水受潮所致,有时用热吹风排除潮气即可恢复绝缘。

  4.6 检查有否未纳入考核的歧管流出或流入

  当流程工艺人员发现测量流量与参照量有较大差时,分析各种原因常偏重于流量仪表方面而忽略测量管道歧管流出/流入的原因。工艺操作人员与去现场服务仪表工程师讨论时,常常有把握地说无歧管流出或流入。然而现场服务经验表明,作了全面检查并排除其它各种故障可能性后,蕞后常是有歧管流出或流入导致测量流量与所谓“实际流量”不符,这种实例不是个别的。因此,是否有歧管亦应作为一个方面进行调查,例如调查在作为参照量(如超声流量计、容器和水池等)测量点与流量仪表之间的管道是否有歧管,阀门是否紧闭,此外也应检查容器或水池是否连有其它流出、流入源。

点击次数:  更新时间:2016-08-25  【打印此页】  【关闭

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