摘要:在煉(liàn)鐵高爐生産(chan)中冷卻水量(liàng)配置相當重(zhong)要,這就要求(qiú)測量冷卻水(shuǐ)量大小的電(dian)磁流量計
必(bì)需正确。本文(wen)闡述了電磁(cí)流量計在煉(liàn)鐵高爐生🛀産(chǎn)👌的應用中🎯,經(jīng)常存在的--些(xiē)故障現象進(jìn)行具體分析(xī)以及處理方(fāng)🌈法和✉️需注意(yì)的事項等
1前(qian)言
在高爐生(sheng)産中,用于測(ce)量冷卻水流(liú)量的電磁流(liú)量計✏️有近二(èr)十台,其中每(mei)--台都擔負着(zhe)測量某一流(liú)某一段冷卻(que)水流量的重(zhòng)任，我們知道(dào)在煉鐵高爐(lú)生産中,要求(qiú)測量冷卻水(shuǐ)量的電磁流(liú)量計必需正(zheng)确無誤。又由(yóu)于這些用于(yu)監測冷卻水(shui)量的電磁流(liú)量計都分布(bu)在高爐現場(chang)高溫高濕的(de)惡劣環境中(zhōng),因此測量精(jīng)度受環境及(ji)被測介質影(yǐng)響很大,下面(mian)進行具體分(fen)析。
2電磁流量(liàng)計原理
電磁(ci)流量計的基(jī)本原理是法(fǎ)拉第電磁感(gǎn)應定律,運動(dòng)的導體在磁(ci)場中切割磁(ci)力線,在其兩(liǎng)端産生感應(yīng)電動⁉️勢。如圖(tú)所示,在一内(nei)徑爲D,内部磁(ci)場強度爲B的(de)非🚶♀️導磁性🌍測(ce)量管内,液态(tài)的具有🍉導電(diàn)性被測介質(zhi)以v的速度流(liu)動🍉,則在與流(liú)動方向垂直(zhi)的方向☂️_上産(chan)生與流量成(cheng)比例的🔱感應(ying)電勢U,該電勢(shi)的大小⁉️如下(xia):
式中:K爲儀(yí)表常數,由于(yú)傳感器生産(chan)的離散性,對(duì)同一标稱口(kǒu)徑的傳感器(qì)予以修正，K=4B/πD。
傳(chuan)感器的感應(ying)電勢U與流量(liang)q是線性的比(bi)例關系,它隻(zhī)與磁感應強(qiáng)度B和測量管(guǎn)内徑D有關,而(ér)與其他物理(lǐ)參數的變化(hua)無關,這是電(diàn)磁流量計的(de)優點。隻要測(cè)出感♌應電勢(shì)的大小，就可(kě)計㊙️算出實際(ji)的流量。
3常見(jian)故障判斷及(ji)分析
由以上(shàng)原理介紹,下(xià)面就具體從(cóng)幾個方面對(dui)電磁流😄量計(ji)使用中常見(jiàn)故障的成因(yīn)、檢測判别方(fang)法以及對故(gù)障的處理方(fāng)🔞式進行闡述(shu),綜合分析電(diàn)磁流量計在(zài)👨❤️👨生産使用測(cè)量中主要存(cun)在以下幾方(fāng)面問題:分别(bié)是液體中含(hán)有氣泡、電極(jí)腐蝕、電㊙️導率(lü)過低、襯裏變(bian)形、電極結垢(gòu)、外部幹擾磁(ci)場或電場、電(dian)極短路(金屬(shu)顆粒)等🍉。
1)液體(tǐ)中含有氣泡(pao)。液體中含有(you)氣泡導緻測(cè)量不準🐇或測(ce)量值波動(輸(shū)出波動)。故障(zhàng)原因:液體中(zhōng)的氣體有從(cong)外界📞吸入和(hé)液體中溶解(jiě)氣體空氣)兩(liǎng)種途徑。若液(ye)體☁️中含有較(jiào)大氣泡,則因(yīn)🆚.擦過電極時(shi)能遮蓋💔整個(ge)電極,使流量(liàng)信❗号輸入回(hui)㊙️路瞬時開路(lù),導緻輸出信(xin)号出現波動(dòng)。判斷方法:最(zui)簡單的判斷(duàn)方法是當遇(yu)到測量值波(bō)動時,可切斷(duàn)磁場的勵磁(cí)回路電流,如(rú)果此時儀表(biao)依然有顯示(shi)且不穩定時(shi),說明大多❌是(shi)由于氣泡影(ying)響造成。如果(guo)此時以指針(zhēn)式萬用表測(ce)量電極電阻(zǔ),可測🥵量到電(diàn)極的回路電(dian)阻要比正常(chang)時高。解決方(fang)法:對于被測(cè)介質中含🌍有(you)空氣的✏️情況(kuàng),如果判斷是(shì)由安裝位🐅置(zhi)引起的，如因(yin)電磁流量計(jì)裝在管道高(gao)點而潴留氣(qì)體或外界吸(xī)入空氣造成(chéng)氣泡✍️而導緻(zhì)流量計測量(liang)波🌐動,就應更(geng)換安裝💃🏻位置(zhi),可在管道低(dī)點或采用U型(xing)管安🌐裝。但很(hen)多應用😍情況(kuàng)是口徑較大(da)或者安裝的(de)🧑🏾🤝🧑🏼位置不易改(gǎi)換,可在流量(liang)計上遊安裝(zhuāng)集氣包和排(pái)氣閥。實驗表(biao)明一台
DN2200
口徑(jing)電磁流量計(ji)
,因氣泡造成(cheng)顯示的波動(dong)可達20%~50%,在安裝(zhuāng)了排氣裝置(zhì)後,測量即恢(hui)複正常。
2)非滿(man)管。液體未充(chōng)滿管道可分(fen)爲液面高度(du)高于測❤️量電(dian)💃🏻極水平面或(huò)低于水平面(mian)兩種情況。當(dāng)管内液面高(gao)💛于電極水平(ping)面時,若管道(dao)的前後是直(zhí)管段時,電磁(ci)流☁️量計的測(cè)量大多也能(neng)夠穩定,但流(liú)量計所計量(liàng)的液體體積(jī)包🈲含了管道(dao)⛱️内的非滿管(guan)部分體積,故(gù)這種測量存(cún)在着很大的(de)測量誤差。當(dang)管内液面高(gāo)度低于電極(jí)表面時,此時(shi)電極裸露在(zài)空氣中,測量(liang)回路實際處(chù)于開路⛷️狀态(tài)。電磁流量計(ji)的測量值和(he)輸出處于--種(zhǒng)随機的狀态(tai),不停地波動(dòng)或是滿度。非(fei)滿管的情況(kuang)多出現在靠(kao)流體直流或(huò)流🔅量計後無(wu)任何背壓的(de)直接排💘放口(kou)。判斷方法:可(kě)采用前述氣(qi)泡判斷的方(fang)法,此時📐以🍓指(zhǐ)針式萬用表(biao)測量電極電(diàn)阻,可發現電(dian)極的回路電(diàn)阻明顯變高(gao)。解決方法:在(zai)流量✏️計安裝(zhuāng)時應盡量在(zai)管道最低端(duān)安裝或有意(yi)将流量計安(an)裝在U型管道(dào)。另外🤩，現在市(shi)場上🐆也有能(néng)夠在非滿管(guan)情況下測量(liàng)的電磁流量(liang)計。
3)電極腐蝕(shí)。因電極腐蝕(shi)而造成測量(liang)值波動的情(qíng)況。故障🏃🏻原因(yin):由于流量計(jì)電極材料的(de)選擇不當造(zào)成電極💃🏻爲被(bei)測液體所腐(fǔ)蝕，從而導緻(zhi)流量計輸出(chu)波動。判斷方(fāng)法:由于電極(ji)☎️材料不耐腐(fu)蝕所造成的(de)故障隻有在(zai)電極被腐蝕(shí)後才會表現(xian)出來,之前通(tong)常無法判别(bie)。對此問題的(de)解決方法,隻(zhi)有更換新的(de)電極。--般電極(jí)腐蝕故障診(zhěn)斷處理都屬(shu)于事後維護(hu)處理的方法(fǎ)。
4)電極結垢及(jí)電極短路。電(dian)極短路的判(pan)斷比較簡單(dan),若被測介質(zhì)中含有金屬(shǔ)物質時,電極(jí)短路較易診(zhěn)斷,此時測量(liàng)值明顯偏小(xiao)♊或趨于零。但(dan)這種現象在(zài)日常運✍️行中(zhōng)并不多見🏃。電(diàn)極結垢,因電(diàn)磁流量計經(jīng)常應用于🌂原(yuán)水或水✨質較(jiào)差等環境，電(diàn)極🔞結垢的發(fā)🏃♂️生幾率較高(gao)。當電極結垢(gou)🛀時,表現爲信(xin)号逐漸減小(xiǎo),直至絕緣而(er)使得信号回(hui)路開路,此時(shi)流量信号被(bei)隔絕。故障㊙️原(yuán)因:當被測水(shui)質的雜質較(jiào)高時,易在管(guǎn)壁附着和沉(chén)澱,若附♉着的(de)介質是比被(bèi)測液體電導(dǎo)☔率高的導電(diàn)物質,則信号(hào)電勢🌈被分流(liu)而不能😘工作(zuo),即電極短路(lù),若是非導電(dian)層，就是我們(men)日常所說的(de)電極結垢,則(ze)使電極開路(lù)而🙇🏻不能工作(zuò)。判斷方法:若(ruò)附着于襯裏(li)管璧積垢層(ceng)爲氧👣化鐵鏽(xiu)層，或以金屬(shǔ)♻️爲主要成份(fen)的雜質,其電(diàn)導率大于液(ye)體電導率,測(ce)㊙️得的流量值(zhi)将比實際流(liu)量值低;若爲(wei)碳酸鈣等水(shuǐ)垢層,由于其(qí)電導率低于(yú)被測🤞介質,則(zé)⭐測得的流量(liàng)值将✂️低于實(shí)際流量。假若(ruò)附着層電導(dǎo)率與液體被(bei)測介質相同(tong),那麽附加誤(wu)差爲零,但此(cǐ)隻局限于附(fù)🍉着層厚度較(jiào)小的情況，因(yīn)爲相同流量(liàng)有附着層時(shí)流通截面積(ji)減小,但平均(jun1)流🐉速增加,相(xiang)互間可抵消(xiao)㊙️,因此附加誤(wù)差可以忽略(lue)。該故障解決(jue)方法:建議選(xuan)用不易附着(zhe)的尖形或半(bàn)球形突出電(dian)極可更換式(shi)⁉️電極、刮刀式(shi)清垢電極等(deng)。刮刀式電極(ji)可在傳感器(qi)外定期手動(dòng)刮除沉垢。也(ye)有暫時斷開(kai)測量電路,在(zài)電極間通以(yi)短時間的低(dī)壓大流量,焚(fén)燒清除油脂(zhi)類附着層。亦(yi)可💚在易産生(shēng)附着層的場(chang)合采用提高(gao)流速以達到(dào)自行清掃管(guǎn)壁的目的,也(ye)是-個比較有(yǒu)效的方法,當(dāng)然采用易清(qīng)洗的⛹🏻♀️管道連(lián)接是-一個比(bǐ)🌏較徹底的方(fang)法。
5)電導率過(guo)低。電導率低(di)于閥值(下限(xiàn)值)會産生測(cè)量😘誤差甚至(zhì)不能穩定工(gong)作,使用時測(ce)量出現波動(dong)現⁉️象,電導率(lü)超過閥值即(ji)使再變化時(shí),此時測量的(de)示值誤差✉️幾(jǐ)乎恒定。通常(cháng)🔴儀表制造廠(chang)規💘範中規定(dìng)的下限值是(shi)指在較理想(xiang)的條件下可(kě)測量的最低(di)值✉️,而實際使(shi)用條件不可(kě)能都很理想(xiang)。判斷方法:液(yè)體‼️電導率可(ke)查閱🐆有關手(shǒu)冊,若缺少現(xian)成數據時💜,則(ze)可用電導率(lü)儀取樣測定(dìng)。若沒有配備(bei)電導率儀,最(zuì)簡單的方法(fǎ)可以用萬用(yong)表測出液體(ti)的電阻,再用(yong)同樣的方法(fa)測試現場普(pǔ)通自來水的(de)電阻,比較兩(liang)者的測試結(jié)果。對于液體(ti)電導率過低(di)産生的測量(liang)誤差解決方(fang)法:電導率過(guò)低超出了儀(yí)表所容許的(de)測🌂量範圍,此(ci)時唯一的解(jiě)決方法是選(xuǎn)用其它能滿(man)足要求的低(di)🆚電導率電磁(cí)流量計(如電(dian)容式電磁流(liú)量計)或者是(shi)其它原理的(de)流量計。.
6)襯裏(li)變形。可導緻(zhì)測量不準确(que)或傳感器損(sǔn)壞。故障💘原因(yin):襯裏🌍變形，大(dà)多發生在氟(fu)塑料的襯裏(lǐ),造成這種現(xian)象的原因有(yǒu)兩種:-是蒸汽(qì)滲透引起氟(fú)塑料襯裏的(de)熱擴散現象(xiang),所謂🌈熱擴散(san)是當管道内(nei)介質(氣🔞體或(huo)蒸汽)流過氟(fu)塑料襯裏時(shi)所發生的自(zì)然的物❤️理現(xian)象,通常滲透(tou)的程度主要(yao)取決于襯裏(li)材料、液📞體和(hé)蒸汽的類😍型(xing)、襯裏的厚度(du)💚當襯裏的厚(hou)度增加時滲(shen)透程度則相(xiàng)應減小)、襯裏(lǐ)内外的溫差(cha)當襯裏内外(wài)溫差很大時(shí)滲🌍透則加劇(jù))和管道🌂壓力(lì)等多個因素(su)。二是氟塑料(liao)襯裏特别是(shì)聚四氟乙烯(xī)(PTFE)襯裏本♈身的(de)工藝結構,因(yin).爲聚四氟乙(yi)烯與管壁間(jian)僅靠壓貼,無(wu)粘結力，故不(bú)能用于㊙️負壓(yā)管道。判斷方(fang)法:襯裏變形(xíng)在現場一般(bān)無法判🔱别,現(xiàn)用的判斷方(fang)法是,在實際(jì)應用㊙️過程中(zhong)發覺流量誤(wu)差♈較大時,即(jí)将傳感器從(cong)工藝管道🈲上(shang)拆下後以肉(rou)眼觀察,但此(ci)時襯裏的故(gu)障往往已經(jīng)形成。解決方(fang)法:用隔熱絕(jué)緣的方法,法(fǎ)蘭和線圈盒(he)間增加隔熱(rè)措施,減少溫(wen)差、減小熱擴(kuo)散,這将在很(hen)大程度上改(gǎi)善襯裏内外(wài)溫差情況,從(cong)而降低滲透(tòu)率和蒸汽在(zài)測量管♉壁内(nei)的凝聚;加厚(hou)聚四🎯氟乙烯(xī)(PTFE)襯裏厚度;提(ti)供其它形式(shì)的襯裏，如PFA和(hé)陶瓷襯裏。
7)外(wài)部強電磁場(chang)幹擾。電磁流(liu)量計信号失(shi)真,輸出信号(hao)表現爲非線(xiàn)性或信号波(bo)動。故障原因(yīn):由于流量計(ji)流量信号小(xiǎo),易受外界幹(gan)擾影響，而幹(gan)擾源主要有(yǒu)管道雜散電(diàn)流、靜電、電磁(ci)波和磁場等(děng)。電磁流量計(ji)的設計☎️制造(zao)應符合電磁(ci)兼容性要求(qiú),在規定輻🚶♀️射(she)電磁環境下(xia)能正常工作(zuò)。但現場應😍用(yong)表明,強磁⭐場(chang)幹擾會導🔞緻(zhi)磁場回路飽(bao)和及外部磁(ci):場進入電☎️磁(ci)流量計的磁(cí)場回路并形(xíng)成雜散磁場(chang)而影響輸出(chu)信号的線性(xìng)度。電場幹擾(rao)則是由于🚶噪(zào)聲破壞測量(liàng)管内的🏒電勢(shì)平衡造📱成輸(shu)出信号波動(dòng)異常。判斷方(fang)法:當輸出信(xìn)号表現爲非(fēi)線性時，可通(tōng)過專用的模(mó)拟信号儀來(lái)判斷,如電磁(cí)流量計轉換(huàn)器的輸出😍爲(wèi)線性,可判斷(duan)爲外界的磁(cí)場😘幹擾影響(xiang),反之也有可(kě)能是電磁流(liu)量計本身的(de)電器🔆故障。對(dui)電場幹擾,可(ke)在先不加激(jī)磁電流時用(yong)示波器測量(liang)兩極間的電(diàn)勢,其值應爲(wèi)零，如測得有(yǒu)交流電勢,則(ze)可判别爲漏(lou)電流等電場(chang)幹擾。解決方(fāng)法:防止磁場(chǎng)幹擾，通常隻(zhi)有将電磁流(liu)量計傳感器(qi)的安裝位置(zhì)遠離強磁🏃場(chǎng)源。強電場幹(gan)擾的防止,可(ke)采取增強屏(píng)蔽等措施。如(rú)仍無效,則可(kě)将電磁流量(liàng)傳感器與連(lian)接管道絕💞緣(yuán)。
8)電纜的故障(zhàng)。流量計在運(yun)行一段時間(jiān)後(←般不是新(xīn)✨裝用👨❤️👨表),出現(xiàn)👌工作異常,具(ju)體表現爲測(cè)量值變大或(huo)🔞變小,或者是(shi)不停地波動(dong),且經現場檢(jian)查已排除管(guan)道不滿管.介(jie)質含氣等.上(shàng)述現象的可(kě)能性。故障原(yuan)😄因:這類問題(ti)的産生一般(ban)與安裝維護(hù)不當有關。未(wèi)⭐徹底做好電(diàn)纜接頭處的(de)防潮防水)等(děng)處理.且接頭(tóu)處常用絞接(jiē)⚽的方法連接(jie)。
使用日久,且(qiě)處于一個潮(cháo)濕的環境中(zhōng),潮氣侵入電(diàn)纜接頭⛱️,可能(neng)造成以下--些(xiē)故障:
①信号線(xian)對地絕緣下(xià)降,引起倍号(hào)衰減,最終是(shi)測量🤩結果偏(piān)小。
②信号電纜(lǎn)接地處按觸(chu)電阻變大,使(shi)測量值變小(xiǎo),若該接觸電(diàn)👄阻不穩定,則(zé)測量值無法(fa)穩定，且易引(yin)入幹擾。
③勵磁(ci)線圈對地絕(jue)緣下降,造成(chéng)測量結果偏(pian)小。
④勵磁回路(lù)電纜連接處(chu)接觸電阻變(biàn)大,使轉換器(qi)的勵磁回路(lu)處于非恒流(liú)工作區域，勵(lì)磁電流下降(jiàng),同樣造成測(ce)量結果偏🌏小(xiǎo)。
⑤信号線.勵磁(cí)線對地絕緣(yuán)性能下降,使(shi)得測量結果(guo)遠大于正常(cháng)的數據。如這(zhè)種幹擾不穩(wěn)定,對儀表的(de)影響也變✍️化(hua)不定,繼而出(chu)現波動。
⑥信号(hao)電纜.勵磁電(diàn)纜兩個連接(jiē)頭相靠較近(jin),就會産生🔱耦(ou)合作用。通常(chang)能使實際運(yun)行結果增大(dà)幾成,此時儀(yi)表的㊙️零點變(bian)化就是由幹(gàn)擾引起的。判(pan)斷方法:對于(yú)這類異常情(qíng)況,在排除流(liú)量計其它幾(jǐ)類故障的可(ke)能性㊙️後,就應(ying)檢🏃🏻查電纜是(shì)否有問題,尤(yóu)其是電纜曾(ceng)有中間👄接頭(tou)處。對于勵磁(ci)回路電💋纜的(de)故障,儀表維(wéi)護人員隻🧑🏾🤝🧑🏼要(yao)把現場的勵(li)磁回路電阻(zu)測👨❤️👨量值與廠(chang)“方提💞供的數(shù)據作比🐅較即(jí)可得知問題(ti)所在,繼㊙️而采(cǎi)取措施。對于(yu)由✨于信号線(xiàn)、勵磁線對地(dì)絕緣性能下(xia)降的故障,可(ke)由儀表維護(hu)人員在斷開(kai)一根勵磁線(xian)的情況下,觀(guān)✔️察儀表的顯(xiǎn)示或輸出信(xìn)号此時📞儀表(biao)應處于零流(liu)量的狀态,若(ruò)測量值偏大(da),則可确定是(shì)信号線.勵磁(cí)線的絕緣不(bu)良或有耦合(he)。解決方法:對(duì)于這🤟種由于(yu)電纜的接頭(tóu)或絕緣等㊙️引(yǐn)起的故障,解(jiě)決方法隻有(yǒu)更換電纜.
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