摘要:在煉鐵(tiě)高爐生産中冷卻(què)水量配置相當重(zhòng)要,這🈚就要求測量(liàng)冷卻水量大小的(de)電磁流量計
必需(xu)正确。本文闡述了(le)電磁流量計在煉(lian)鐵高爐生産的應(ying)用中🔱,經常存在的(de)--些故障現象進行(háng)具體分析以及處(chu)理方❗法和需注意(yi)的事項等
1前言
在(zài)高爐生産中,用于(yu)測量冷卻水流量(liàng)的電磁流量計有(yǒu)近二十⭐台,其中每(mei)--台都擔負着測量(liàng)某一流某一段冷(lěng)卻水流🔆量的重任(rèn)，我們知道在煉鐵(tie)高爐生産中,要求(qiú)測量冷卻水量的(de)電磁流量🔆計必需(xu)正确無誤。又由于(yú)這些用于監測冷(leng)卻水量的電磁流(liu)量計都分布在高(gao)爐現場高溫高濕(shi)的惡🈲劣環境中,因(yīn)💰此測量精度受環(huán)境及被測介質影(yǐng)響很大,下面進行(háng)具體分🥵析。
2電磁流(liú)量計原理
電磁流(liu)量計的基本原理(li)是法拉第電磁感(gan)應定律,運動的導(dǎo)🌈體在磁場中切割(ge)磁力線,在其兩端(duan)産生感應電動勢(shi)。如⭐圖所示,在一内(nèi)徑爲D,内部磁場強(qiáng)度爲B的非導磁性(xìng)測量管内,液态的(de)具有導電性被測(cè)㊙️介質以v的速度流(liu)動,則在與流動方(fāng)向垂直的方向_上(shang)産生與流量成比(bi)例的感應電勢U,該(gāi)🏃🏻♂️電勢的大小如下(xia):
式中:K爲(wei)儀表常數,由于傳(chuán)感器生産的離散(sàn)性,對同一标稱口(kou)徑的傳感器予以(yi)修正，K=4B/πD。
傳感器的感(gǎn)應電勢U與流量q是(shì)線性的比例關系(xi),它隻與磁感應強(qiang)度B和測量管内徑(jing)D有關,而與其他物(wu)🌏理參數的變化無(wu)關,這是電磁流量(liang)計的優點。隻要測(ce)出感應電勢的大(dà)小，就可計算出實(shi)🌍際的流量。
3常見故(gu)障判斷及分析
由(you)以上原理介紹,下(xià)面就具體從幾個(gè)方面對電磁流量(liàng)計使用🌈中常見故(gu)障的成因、檢測判(pan)别方法以及對故(gu)障的處理方式進(jìn)行闡述,綜合分析(xi)電磁流量計在♻️生(sheng)産使用測量中主(zhu)要存在以下幾方(fāng)面問題:分别是液(ye)體中含有氣泡、電(dian)極腐蝕、電導率過(guò)低🤩、襯裏變形、電極(ji)結垢、外部幹擾磁(ci)場或電場、電極短(duǎn)👉路(金屬顆粒)等。
1)液(ye)體中含有氣泡。液(ye)體中含有氣泡導(dǎo)緻測量不準或測(ce)👄量值🔞波動(輸出波(bo)動)。故障原因:液體(tǐ)中的氣體有從外(wai)界👉吸入和液體中(zhōng)溶解氣體空氣)兩(liǎng)種途徑。若液體中(zhong)含有較大氣泡,則(ze)因🔅.擦過電極時能(neng)遮蓋整個電極,使(shi)流量信号輸入回(huí)路瞬時開路,導緻(zhì)輸出信号出現波(bō)動。判斷方法:最簡(jiǎn)單的判斷方法是(shì)當遇到測量值波(bo)動時,可切斷磁場(chǎng)的勵磁回✨路電流(liu),如果此時儀表🤞依(yi)然有顯示且不穩(wen)定時,說明大多是(shì)由于氣泡影響造(zào)成。如果此時以指(zhi)針式萬用表測量(liàng)電極電阻,可測量(liang)到電極的回路電(diàn)阻要比⚽正常時高(gao)。解決方㊙️法:對于被(bei)測介質中含有空(kōng)氣的情況,如果判(pan)斷是由安裝位😄置(zhì)引起的，如因電磁(ci)流量計裝在管道(dao)高點而潴留氣體(tǐ)或外界吸入空氣(qi)造成氣泡🏃🏻而導緻(zhì)流量計測量波動(dòng),就應更換安裝位(wei)置,可在管道低點(dian)或采用U型管安裝(zhuang)。但很多應用情況(kuàng)是口徑較大或♌者(zhe)安裝的位置不易(yi)改換,可在流量計(jì)上遊安裝集氣包(bāo)和排氣閥。實驗表(biao)明一台
DN2200
口徑電磁(ci)流量計
,因氣泡造(zào)成顯示的波動可(ke)達20%~50%,在安裝了排氣(qì)裝置後,測🌈量即💚恢(huī)複正常。
2)非滿管。液(ye)體未充滿管道可(kě)分爲液面高度高(gāo)于測量電🌍極水平(ping)面或低于水平面(mian)兩種情況。當管内(nèi)液面高于電🏃極水(shuǐ)平面時,若管道的(de)前後是直管段時(shí),電磁流量計的測(cè)量大多也能夠穩(wen)定,但流量計所計(ji)量的液👨❤️👨體體積包(bāo)含了管道👈内的非(fei)滿管部分體積,故(gu)這種測量存在着(zhe)很大的測量誤差(chà)。當管内液面高度(du)低于電極表面時(shi),此時🔴電極裸露在(zài)空🤞氣中,測量回路(lù)實際處于開路狀(zhuàng)态。電磁流量計的(de)測量值⛹🏻♀️和輸出處(chù)于--種随機的狀态(tai),不停地波✏️動或是(shì)滿度。非滿管的情(qing)況多出現在靠流(liu)體直流或流💃🏻量計(ji)❗後無任何背壓的(de)直接排放口。判斷(duan)方法:可采用前述(shu)氣泡判斷的方法(fa),此時以指針式萬(wan)用表測量電極電(dian)阻,可發現電極的(de)回路電阻明顯變(bian)高。解決方💞法:在流(liu)量☁️計安裝時應盡(jin)量在管🙇🏻道最低端(duān)安裝或有意将流(liú)量計安裝在U型管(guan)道。另外🍉，現在市場(chang)上也有能夠在非(fei)滿管情況下測量(liàng)的電磁流量計。
3)電(dian)極腐蝕。因電極腐(fǔ)蝕而造成測量值(zhi)波動的情況。故障(zhang)原因🐆:由于流量計(ji)電極材料的選擇(zé)不當造成電極🐅爲(wei)被測液體所🌈腐蝕(shi)❓，從而導緻流量計(ji)輸出波動。判斷方(fāng)法:由于電極材料(liào)不耐腐蝕所造成(cheng)的故障隻有在電(diàn)極被腐蝕後才會(hui)表現出來,之前通(tong)常⛱️無法判别。對🐪此(cǐ)問題的解決方法(fǎ),隻有更換新的電(diàn)極。--般電極腐蝕故(gu)障診斷處理都屬(shu)于事後維護處🌍理(li)的方法。
4)電極結垢(gou)及電極短路。電極(ji)短路的判斷比較(jiào)簡單,若被測介質(zhi)中含有金屬物質(zhì)時,電極短路較易(yi)診斷,此時測量值(zhi)明顯偏小或趨于(yú)零。但這種現象在(zài)⚽日常運行中并不(bú)多見。電極結垢,因(yīn)電磁流量計經常(cháng)應用于原水或水(shui)質較差等環境，電(dian)極結垢的發生幾(jǐ)率較高。當電極結(jie)垢👉時,表現爲信号(hào)逐漸減小,直至絕(jue)緣而使得信号回(hui)路開路,此時流量(liang)信号被隔絕。故障(zhang)原因:當被測水質(zhi)的雜質較高時,易(yì)在管壁附着和沉(chen)澱,若附着的介質(zhì)是比被測📧液體電(diàn)導🚶♀️率高的導電物(wù)質,則信号電勢被(bei)分流而不能工作(zuò)😄,即電極短路,若是(shì)非導電層，就是我(wo)們日常所說的電(diàn)極結垢,則使電極(ji)開路而不能工作(zuo)。判斷方法:若附着(zhe)于襯裏管璧積垢(gou)層爲氧化鐵鏽層(céng)，或以金屬爲主要(yao)成份的雜質,其電(dian)導率大于液體電(dian)導率,測得的流量(liang)值将比實際流量(liang)值低;若爲碳酸鈣(gai)等水垢層,由于其(qi)電導率低于被測(ce)介質,則測得的流(liú)量值将低于實際(jì)流量。假若附着層(ceng)電導率❤️與液體被(bèi)測介質相同⁉️,那麽(me)附加誤差爲零,但(dàn)此隻局😘限于附着(zhe)層厚度較小的情(qing)況，因爲相同流量(liàng)❄️有附着層時流通(tōng)截面積減小,但平(ping)均流速增加,相互(hù)間可抵♍消,因此附(fù)加誤差可以忽略(lue)。該故障解決方法(fǎ):建議選用不易附(fu)着的尖形或半球(qiu)形突出電極可更(geng)換式電📧極、刮刀式(shì)清垢電極等。刮刀(dāo)式電極可💜在傳感(gan)器外定期手動刮(gua)除沉垢。也有暫時(shí)斷開測量電路,在(zài)🐅電極間通以短時(shi)間的低壓大流量(liàng),焚燒清除油脂類(lei)附着層🌈。亦可在易(yi)産生附着層的場(chang)合采用提高流速(su)以達到自行清🆚掃(sao)管壁的目的,也是(shi)-個比較有效的方(fāng)法,當然采用易清(qīng)✌️洗的💯管道連接是(shi)-一個比較徹底的(de)方法。
5)電導率過低(di)。電導率低于閥值(zhi)(下限值)會産生測(cè)量誤差🏃🏻甚⭐至不🈲能(néng)穩定工作,使用時(shi)測量出現波動現(xian)象,電導率超過閥(fa)值即使再變化時(shi),此時測量的示值(zhí)誤差幾乎恒定。通(tong)常儀表制造廠規(guī)範中規定的下限(xiàn)值是指在較理想(xiǎng)的條件下可測量(liang)的最低值,而實際(jì)使用條件不可能(neng)都很理想。判🔞斷方(fang)法:液體電導率可(kě)查閱有關手冊,若(ruò)缺少現成數據時(shí),則可☂️用電導率🧑🏽🤝🧑🏻儀(yí)取樣測定。若♻️沒有(you)配備電導率儀,最(zui)簡單的方法可以(yǐ)用萬❤️用表測出液(ye)體的電阻,再用同(tóng)樣的方法測試現(xiàn)場普通自來🌍水的(de)電阻,比較兩者的(de)測試結果。對于液(yè)體電導率過低産(chan)生的測量誤差解(jie)決方法:電導率過(guò)低💛超出了儀表所(suǒ)容許的測量範圍(wei),此時唯一的解決(jué)🙇🏻方法是🤟選用其它(ta)能滿足💚要求的低(di)☀️電導率電磁流量(liàng)計(如🈚電容💰式電磁(ci)流量計)或者是其(qi)它原理的流量計(ji)。.
6)襯裏變形。可導緻(zhì)測量不準确或傳(chuán)感器損壞。故障原(yuán)因:襯裏變形，大多(duo)發生在氟塑料的(de)襯裏,造成這💁種現(xiàn)✌️象的原因有兩種(zhong):-是蒸汽滲透引起(qǐ)氟塑料襯裏的熱(re)擴散現象,所謂熱(rè)擴散是當管道内(nèi)介質(氣體或蒸汽(qì))流過氟塑料襯裏(li)時所發生的自然(rán)的物理現象,通常(cháng)滲透的程度主要(yao)取決于襯裏材料(liao)、液體和蒸汽的類(lèi)型、襯裏的厚度當(dāng)襯裏的厚度增加(jiā)時滲透程🍉度則相(xiàng)🧑🏾🤝🧑🏼應減小)、襯裏内外(wài)的溫差當襯裏内(nei)外溫差很大時滲(shen)透則加劇)和管道(dao)❗壓力等多個🏃🏻♂️因素(su)。二是氟塑料襯裏(li)特别是聚四氟乙(yǐ)烯(PTFE)襯✔️裏本身的工(gong)藝結構,因.爲聚四(si)氟乙烯與管壁間(jian)僅靠壓貼,無粘結(jie)力，故不能用于負(fù)壓管道。判斷方法(fǎ):襯裏變形☎️在現場(chang)一般無法判别,現(xian)用的判斷方法是(shì),在🌏實際應用💞過程(chéng)中發覺流量誤差(cha)較大時,即将傳感(gan)器從工藝管道上(shang)拆下後以肉眼觀(guān)察,但此時襯裏的(de)故障往往已經形(xíng)成。解決方法:用隔(ge)熱絕緣的方法,法(fǎ)蘭和線圈盒間增(zeng)加📱隔熱措施,減少(shao)溫差、減小熱擴散(san),這将在很大程度(dù)☀️上改善襯裏内外(wài)溫差情況,從而降(jiang)低滲透率🏃和蒸汽(qi)在測量管壁内的(de)🏃凝聚;加厚聚四氟(fu)乙烯(PTFE)襯裏厚度;提(tí)供其它形式的襯(chen)裏，如PFA和陶瓷襯裏(lǐ)。
7)外部強電磁場幹(gan)擾。電磁流量計信(xìn)号失真,輸出信号(hao)💔表現爲非線性或(huo)信号波動。故障原(yuán)因:由于流量計流(liú)量信号小,易受外(wài)界幹擾影響，而幹(gan)擾源主要有管道(dào)雜散電♋流、靜電、電(dian)磁波和磁場等。電(diàn)磁流量計的設計(jì)制造應符合電磁(cí)兼容性要求,在規(guī)定輻🏃🏻♂️射電磁環境(jing)下能正常工作。但(dan)現場應用表明,強(qiáng)磁😍場幹擾會導緻(zhì)磁場回路飽和及(ji)外部磁:場進入電(dian)❗磁流量計的磁場(chang)回路并形成雜散(san)磁場而影響輸出(chū)信号的線性度。電(dian)場幹擾則是由于(yu)☎️噪聲破壞測量管(guan)内的電勢平衡造(zào)🏃🏻♂️成輸出信号波動(dong)異常。判斷方法:當(dang)輸出信号表現爲(wèi)非線性時，可通過(guo)專用的✂️模拟信号(hào)儀來判斷,如電🥰磁(ci)流量計轉換器的(de)輸出爲線🚶♀️性,可判(pan)斷爲外界的磁場(chang)幹擾影響,反之也(yě)有可能是電磁流(liu)量計本身的電器(qi)故障。對電場幹擾(rǎo),可在先不加激磁(ci)電流時用示波器(qi)💚測量兩極間的電(diàn)勢,其值應爲零，如(ru)測得有交流電勢(shì),則可判别爲漏電(diàn)流等電場幹擾。解(jie)決🌂方法:防止磁場(chang)幹擾，通常⁉️隻有将(jiāng)電磁流量計傳感(gǎn)器的安裝位置遠(yuǎn)離強磁場源。強電(diàn)場幹擾的防止,可(kě)采取增🐇強屏蔽等(děng)措施👌。如仍無效,則(zé)可将電磁流量傳(chuan)感器與連🐪接管道(dao)絕緣。
使(shi)用日久,且處于一(yi)個潮濕的環境中(zhong),潮氣侵入電纜接(jie)頭,可🤟能造成以下(xià)--些故障:
①信号線對(duì)地絕緣下降,引起(qi)倍号衰減,最終是(shi)測量結果偏小。
②信(xin)号電纜接地處按(an)觸電阻變大,使測(ce)量值變小,若該接(jiē)🔞觸電阻不穩定,則(ze)測量值無法穩定(dìng)，且易引入🏒幹擾。
③勵(li)磁線圈對地絕緣(yuán)下降,造成測量結(jié)果偏小。
④勵磁回路(lù)電纜連接處接觸(chu)電阻變大,使轉換(huan)器的勵磁回🚶路🈲處(chù)于非恒流工作區(qu)域，勵磁電流下降(jiang),同樣造成測✏️量結(jié)果偏💃小。
⑤信号線.勵(li)磁線對地絕緣性(xing)能下降,使得測量(liàng)結果遠大于🈲正常(cháng)的數據。如這種幹(gàn)擾不穩定,對儀表(biǎo)的影響🤩也變化不(bu)定,繼而出🔆現波動(dong)。
⑥信号電纜.勵磁電(dian)纜兩個連接頭相(xiang)靠較近,就會産生(sheng)耦合作用。通常能(néng)使實際運行結果(guǒ)增大幾成,此🐆時儀(yí)♉表的零點變化就(jiù)是由幹擾引起的(de)。判斷方法:對于這(zhè)類異常情況,在排(pái)除流量計其它幾(ji)類故障的可能性(xìng)後,就應檢⭐查電纜(lǎn)是否有問題,尤其(qí)是電纜曾有中間(jian)🔴接頭處。對于勵磁(ci)回路電纜的故障(zhang),儀表維護人員隻(zhī)❤️要把現場的勵磁(ci)回路電阻測量值(zhí)與廠“方提供的數(shù)據作比較即可得(dé)知問題所在,繼而(ér)采取措施。對于由(yóu)于信号線、勵磁線(xian)對地絕緣性能下(xia)降的🔞故障,可由儀(yí)表維護人員在斷(duàn)開一📐根勵磁線的(de)情況下,觀察儀表(biǎo)的顯示或輸出信(xin)号此時儀表應處(chù)于零流量的狀态(tai)♉,若測量值偏大,則(ze)可确定是信号線(xian).勵磁線的絕緣不(bu)良或有耦合。解決(jue)方法:對于這✨種由(you)于電纜的接頭或(huò)絕緣等引起的故(gù)障,解決方法隻有(yǒu)更換電纜.
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