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- 【儀表課堂】電磁流量計(jì)波動(dòng)大如何解決？
- 2019-07-13
本小節(jié)分別討論上述5個(gè)方面故障原因的檢查方法和采取措施。
1、流動(dòng)本身的波動(dòng)（或脈動(dòng)）
檢查流程圖第1項(xiàng)。若流動(dòng)本身波動(dòng)，儀表輸出晃動(dòng)則是如實(shí)反映波動(dòng)狀況。檢查方法可在使用現(xiàn)場(chǎng)向操作人員和流程工藝人員詢(xún)問(wèn)或巡視有否波動(dòng)源。管系流動(dòng)波動(dòng)（或脈動(dòng)）的原因通常有3個(gè)方面：（1）電磁流量計(jì)上游的流動(dòng)動(dòng)力源采用了往復(fù)泵或膜片泵（經(jīng)常用于精細(xì)化工、食品、醫(yī)藥和給水凈化等加注藥液），這些泵的脈動(dòng)頻率通常在每分鐘幾次到百余次之間；（2）儀表下游的控制閥流動(dòng)特性和尺寸選用不妥，從而產(chǎn)生獵振（hunting），這可觀(guān)察控制閥閥桿是否有振蕩性移動(dòng)；（3）其他擾動(dòng)源使流動(dòng)波動(dòng)，例如：電磁流量計(jì)上游管道中有否阻流件（如全開(kāi)蝶閥）產(chǎn)生旋渦（如象渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的渦列，傳感器進(jìn)口端墊圈伸人流通通道，墊圈條片狀碎塊懸在液流中擺動(dòng)等等）。
在有脈動(dòng)流動(dòng)源的管線(xiàn)上，要減緩其對(duì)流量?jī)x表測(cè)量的影響，通常采取流量傳感器遠(yuǎn)離脈動(dòng)源，利用管流流阻衰減脈動(dòng)；或在管線(xiàn)適當(dāng)位置裝上稱(chēng)作被動(dòng)式濾波器的氣室緩沖器，吸收脈動(dòng)。
2、管道未充滿(mǎn)液體或液體中含有氣泡
檢查流程圖第2項(xiàng)，本類(lèi)故障主要是管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)不良使傳感器的測(cè)量管未充滿(mǎn)液體或傳感器安裝不妥所致。應(yīng)采取措施避免安裝如圖3所示a,e位置和以虛線(xiàn)管排放時(shí)b位置，改裝到c,d位置。
傳感器下游無(wú)背壓或背壓不足，如裝在位置e，液流經(jīng)下游很短一段管段即排人大氣，若閥門(mén)2全開(kāi)，傳感器測(cè)量管內(nèi)有可能未充滿(mǎn)液體。有時(shí)候流程的流量較大能充滿(mǎn)而儀表運(yùn)行正常，流量減小就有可能液體不滿(mǎn)而使儀表失常。
液體中含有氣體 液體中泡狀氣體形成有從外界吸入和液體中溶解氣體（空氣）轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡兩種途徑。液體中含有氣泡數(shù)量不多且氣泡球徑遠(yuǎn)小于電極直徑，雖然減少了部分液體體積，但不會(huì)使電磁流量汁輸出晃動(dòng)；較大氣泡則因擦過(guò)電極能遮蓋整個(gè)電極，使流量信號(hào)回路瞬間開(kāi)路，則輸出信號(hào)晃動(dòng)更大。
●液流中微小氣泡在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)逐漸在高點(diǎn)或死角積聚，若電磁流量計(jì)裝在管系高點(diǎn)，潴留氣體減少傳感器內(nèi)液體流通面積而影響測(cè)量準(zhǔn)確度，潴留較多時(shí)還會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)（參見(jiàn)案例3）；若傳感器裝在高點(diǎn)卜游，高點(diǎn)積聚氣體超過(guò)容納量或因受壓力波動(dòng)，氣體以泡狀或片狀隨液體流動(dòng)，遮蓋電極而造成輸出晃動(dòng)。
●外界吸入空氣常見(jiàn)途徑在給水公用事業(yè)方面主要有江河原水含有氣泡，或吸入口水位高度過(guò)低（通常要求有2－5倍以上吸入口直徑的距離，視吸入流速而異）形成吸入旋渦卷進(jìn)空氣。在流程工業(yè)方面的配比混合容器攪拌時(shí)混入空氣以及泵吸入端或管系其他局部產(chǎn)生密封不良的場(chǎng)所吸入空氣等。這類(lèi)故障在實(shí)踐中也常會(huì)碰到。
●液體中溶解空氣分離成游離氣泡 管系壓力降低原溶解的空氣（或氣體）會(huì)分離成游離氣泡。例如充滿(mǎn)液體管系二端閥門(mén)關(guān)閉，停止運(yùn)行后逐漸冷卻， 由于熱膨脹系數(shù)不同，液體收縮比管系收縮大得多，管系中形成收縮空間，形成局部真空狀態(tài)。液體中溶解空氣便分離出來(lái)形成氣泡，積聚于管系高點(diǎn)。重新啟動(dòng)，夾入氣泡的液體流過(guò)電極表面就可能使電磁流量計(jì)輸出晃動(dòng)。這可能是管系啟動(dòng)運(yùn)行初期電磁流量計(jì)輸出晃動(dòng)，然后趨于穩(wěn)定的這一現(xiàn)象的原因之一。又如水在1個(gè)大氣壓0℃時(shí)*多可溶解約0.3％VN空氣，若在流程中水溫升高空氣就會(huì)分離成游離氣泡（到30℃時(shí)，*多只能溶解約0.15％）。積聚起來(lái)也有可能出現(xiàn)故障現(xiàn)象。
3、外界電磁干擾
檢查流程圖第3項(xiàng)。電磁流量計(jì)由于流量信號(hào)小易受外界干擾影響，干擾源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)。
●管道雜散電流主要靠電磁流量計(jì)良好接地保護(hù)，通常接地電阻要小于100Q，不要和其他電機(jī)和電器共用接地。有時(shí)候環(huán)境條件較好，電磁流量計(jì)不接地也能正常工作，但是我們認(rèn)為即使如此還是作好接地為妥。因?yàn)橐坏┝己铆h(huán)境條件不復(fù)存在，儀表出現(xiàn)故障，屆時(shí)會(huì)影響使用，再作各種檢查帶來(lái)諸多麻煩。
有時(shí)候電磁流量計(jì)雖然良好接地，由于管道雜散電流過(guò)于強(qiáng)大（如電解工藝流程管線(xiàn)和有陰極保護(hù)管網(wǎng)）影響電磁流量汁正常測(cè)量，此時(shí)卻須將電磁流量傳感器與所管道之間作電氣絕緣隔離。具體實(shí)例及其檢查和排除過(guò)程可參閱案例12。
●靜電和電磁波干擾會(huì)通過(guò)電磁流量計(jì)傳感器和轉(zhuǎn)換器間的信號(hào)線(xiàn)引入，通常若良好屏蔽（如信號(hào)線(xiàn)用屏蔽電纜，電纜置于保護(hù)鐵管內(nèi)）是可以防治的。然而也曾遇到強(qiáng)電磁波防治無(wú)效的實(shí)例，此時(shí)將轉(zhuǎn)換器移近到傳感器附近，縮短連接的信號(hào)電纜，或改用無(wú)外接電纜的一體型儀表。實(shí)例的具體內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)案例10。
●磁場(chǎng)干擾通常只有采取電磁流量傳感器遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)源。電磁流量計(jì)抗磁場(chǎng)的能力視傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而異，如傳感器激磁線(xiàn)圈保護(hù)外殼由非磁性材料（如鋁，塑料）制成，抗磁場(chǎng)影響的能力較弱，鋼鐵制成則較強(qiáng)。
4、論證核查液體物性
檢查流程圖第4項(xiàng)。液體物性中有3種因素會(huì)使輸出晃動(dòng)。它們是：（1）液體中含有固相顆?；驓馀荩?）雙組分液體中二種液體電導(dǎo)率不同而末均勻混合，或管道化學(xué)反應(yīng)尚未完全完成，（3）液體的電導(dǎo)率接近下限值。
●被測(cè)液體含有較多固體顆粒會(huì)像前文所述氣泡一樣，使流量信號(hào)出現(xiàn)尖峰脈沖狀噪聲等，造成輸出晃動(dòng)。固相若是粉狀通常則不會(huì)形成輸出晃動(dòng)。
●在精細(xì)化工業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)藥業(yè)和給水處理工程經(jīng)常在主液內(nèi)加藥液，而藥液通常是由往復(fù)泵或膜片泵按主液流量成比例地注入。注入藥液后的上液呈現(xiàn)有藥液段和無(wú)藥液段相間隔的段列，若兩種電導(dǎo)率不問(wèn)的液體沒(méi)有混和均勻，其下游測(cè)量流量的電磁流量計(jì)輸出就會(huì)呈現(xiàn)晃動(dòng)。出現(xiàn)這種情況應(yīng)將加液點(diǎn)移至下游，或?qū)㈦姶帕髁坑?jì)移全加液點(diǎn)上游；如果受現(xiàn)場(chǎng)條件限制或嫌改裝工程量大，亦可在加液點(diǎn)下游裝混合器補(bǔ)救之。但裝靜態(tài)混合器后液流將產(chǎn)小旋轉(zhuǎn)流，有可能造成1％或以上的額外附加誤差。然而與輸出晃動(dòng)無(wú)法測(cè)量相比，是權(quán)衡兩弊取其輕的措施。
若混合液在管道內(nèi)化學(xué)反應(yīng)未結(jié)束就進(jìn)入電磁流量汁測(cè)量，也有可能出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象。這種情況下只能改變測(cè)量點(diǎn)位置，務(wù)使測(cè)量位置在混合點(diǎn)上游或遠(yuǎn)離混合段的下游。然而遠(yuǎn)離混合段的相隔距離需要很長(zhǎng)，例如反應(yīng)時(shí)間60s，液體流速3m／s，不考慮保險(xiǎn)系數(shù)就要求相距180m。
●液體電導(dǎo)率若接近下限值也有可能出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。因?yàn)橹圃鞆S(chǎng)儀表規(guī)范（specification）規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測(cè)量的*低值，而實(shí)際條件不可能都很理想。我們就多次遇到測(cè)量低度蒸溜水或去離子水，具電導(dǎo)率接近電磁流量計(jì)規(guī)范規(guī)定的下限值5×10-6S／cm，使用時(shí)卻出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。通常認(rèn)為能穩(wěn)定測(cè)量的電導(dǎo)率下限值要向1－2個(gè)數(shù)量級(jí)。
液體電導(dǎo)率可查閱附錄或有關(guān)手冊(cè)，缺少現(xiàn)成數(shù)據(jù)則可取樣用電導(dǎo)率儀測(cè)定。但有時(shí)候也有從管線(xiàn)上取樣去實(shí)驗(yàn)室測(cè)定認(rèn)為可用，而實(shí)際電磁流量計(jì)不能工作的情況。這是由于測(cè)電導(dǎo)率時(shí)的液體與管線(xiàn)內(nèi)液體已有差別，譬如液體巳吸收了大氣中C02或NOx，生成碳酸或硝酸，改變了電導(dǎo)率。
對(duì)于含有顆?；蚶w維液體產(chǎn)生的噪聲漿液，采取提高激磁頻率能有效地改善輸出晃動(dòng)。表7－1所示足頻率可調(diào)IFM 3080F型DN 300電磁流量計(jì)，測(cè)量濃度3.5％瓦楞低板漿液，在現(xiàn)場(chǎng)以不同激磁頻率測(cè)量所顯示瞬時(shí)流量晃動(dòng)量。當(dāng)頻率較低為50／32Hz，晃動(dòng)高達(dá)10.7％；頻率提高到50／2Hz時(shí)，晃動(dòng)降低至1.9％，效果十分明顯。
表1 不同激磁頻率下時(shí)瞬時(shí)流量晃動(dòng)量
激磁頻率/Hz 顯示流量（峰晃動(dòng)范圍）/m3 •h-1 與平均值的百分比 50/32 180－223 10.7 50/18 200－224 5.6 50/6 190－220 7.3 50/2 255－265 1.9
5、調(diào)查液體與電極材料匹配
檢查流程圖第5項(xiàng)。電極材料的選擇首先考慮足對(duì)被測(cè)液體的耐腐蝕性，然而選配不妥產(chǎn)生電極表面效應(yīng)會(huì)形成輸出晃動(dòng)等故障。電極表面效應(yīng)包括電極表面生成鈍化膜或氧化膜等絕緣層以及極化現(xiàn)象和電化學(xué)等。介質(zhì)一心極材料匹配還沒(méi)有像耐腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。
鉭一水、堿等非酸液 鉭電極測(cè)量水流量時(shí)會(huì)形成絕緣層，使儀表失靈或運(yùn)行一短時(shí)期后出現(xiàn)很大噪聲。在工藝流程中即使是極短時(shí)間鉭電極與水或"非酸"液接觸，如用清水沖洗管子，亦會(huì)影響儀表正常使用。氫氧化鈉等堿液亦不能選鉭電極。
哈氏合金B(yǎng)一高濃度鹽酸 哈氏合金B(yǎng)對(duì)溫度濃度不高的鹽酸已有若干應(yīng)用良好的實(shí)例。然而濃度超過(guò)某值時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，應(yīng)改用鉭電極、硝酸、硫酸等酸液也有相似效應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
鉑一過(guò)氧化氫 鉑電極用于測(cè)量低壓過(guò)氧化氫（壓力低于0.3MPa）時(shí)，由于觸媒作用在電極表面產(chǎn)生氣霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
鍆一濃度大于10％的鹽酸 鉑電場(chǎng)對(duì)濃度大于10％的鹽酸會(huì)產(chǎn)生噪聲，當(dāng)改用鉭電極。
哈氏合金B(yǎng)－硫酸鋁溶液 水廠(chǎng)用硫酸鋁與原水混合以凝聚懸浮體。我們?cè)龅焦虾辖養(yǎng)電極測(cè)量15％硫酸鋁溶液，出現(xiàn)輸出晃動(dòng)，后改用耐酸鋼電極即獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。
