1前言

電磁流量計(jì)具有品種規(guī)格齊全、量程比大、測(cè)量精度高、節(jié)約能源、互換性好、所需的直管段短等優(yōu)點(diǎn)，在石油、化工、冶金、醫(yī)藥和給排水等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，是測(cè)量導(dǎo)電液體的理想儀表。隨著電磁流量計(jì)在龍鋼公司水系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，實(shí)際使用中遇到的電磁流量計(jì)故障也越來越多，迫切需要對(duì)電磁流量計(jì)的各種故障進(jìn)行綜合研究。本文結(jié)合龍鋼煉鋼廠實(shí)際工作中遇到的各種電磁流量計(jì)故障，提出了實(shí)際工作中電磁流量計(jì)在線檢查和故障分析方法。

電磁流量計(jì)常見故障現(xiàn)象有：無流量信號(hào)輸出，零點(diǎn)不穩(wěn)，輸出晃動(dòng)，流量測(cè)量值與實(shí)際值不符，輸出信號(hào)超滿度值等。其故障按使用過程可劃分為調(diào)試期故障和運(yùn)行期故障兩大類。這些故障發(fā)生的原因有可能是電磁流量計(jì)本身元器件損壞等引起，也有安裝不妥、選用不當(dāng)以及環(huán)境條件和流體特性方面造成輸出異常等。

2調(diào)試期故障及排除

調(diào)試期故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段，一經(jīng)排除，在以后相同條件下不會(huì)再度出現(xiàn)。常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥、環(huán)境干擾以及流體特性影響等原因引起。

2.1管道系統(tǒng)和安裝等方面

2.1.1調(diào)試期故障通常是由流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見故障有：

⑴將傳感器安裝在易積聚氣體的管系最高點(diǎn)；

⑵安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空；

⑶傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測(cè)量管內(nèi)非滿管；

⑷前后沒有足夠的直管道；

⑸流體方向與流量計(jì)標(biāo)志相反；

⑹流量計(jì)控制閥裝在流量計(jì)的上游，出現(xiàn)空管。

2.1.2電磁流量傳感器外殼防護(hù)等級(jí)一般為為IP65，所以我們?cè)诎惭b流量計(jì)時(shí)，安裝場(chǎng)所必須滿足以下要求：

⑴測(cè)量混合相流體時(shí)，選擇不會(huì)引起相分離的場(chǎng)所；

⑵測(cè)量雙組分液體時(shí)，避免裝在混合未均勻的下游反應(yīng)管道，要裝在反應(yīng)充分完成段的下游；

⑶盡可能避免測(cè)量管內(nèi)變成負(fù)壓；

⑷選擇震動(dòng)小的場(chǎng)所，或管道系統(tǒng)有較強(qiáng)的震動(dòng)，要求在傳感器兩側(cè)的管道上加支撐；

⑸避免附近有大電機(jī)、大變壓器等，以免引起電磁場(chǎng)干擾；

⑹選擇易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場(chǎng)所。

2.1.3直管段長度要求

為獲得正常測(cè)量精確度，在傳感器上游側(cè)的直管段長度不小于5D，下游側(cè)不小于2D。D為傳感器的名義直徑，若現(xiàn)場(chǎng)達(dá)不到這一要求，則要在上下游側(cè)安裝流動(dòng)整直器，消除流動(dòng)中的旋渦，改善流速場(chǎng)的分布，提高儀表的測(cè)量精度及穩(wěn)定性。若在傳感器上游側(cè)有兩個(gè)方向的彎頭或其它阻流件，則前置直管段應(yīng)大于10D。

2.1.4安裝位置和流動(dòng)方向

傳感器可以水平、垂直和傾斜安裝，不受限制，但不管采用何種形式，都要求測(cè)量管內(nèi)保證充滿被測(cè)介質(zhì)，不能有非滿管或有氣泡聚焦在測(cè)量管中的現(xiàn)象。測(cè)量固、液兩相流體最好垂直安裝，自下而上流動(dòng)，避免水平安裝時(shí)襯里下半部局部磨損嚴(yán)重、低流速時(shí)固相沉淀等缺點(diǎn)。

水平安裝時(shí)要使電極軸線平行于地平線，不要垂直于地平線，因?yàn)榈撞康碾姌O易被沉淀物覆蓋，被液體中存氣泡擦過遮住電極表面，使輸出信號(hào)波動(dòng)。傳感器上的箭頭所指的方向?yàn)榱黧w流動(dòng)方向。下圖中，c、d為流量計(jì)安裝適宜位置，a、b、e處安裝可能造成液體不能充滿管，a、e處易積聚氣體，且e處傳感器后管段短，也可能不能充滿管，排放口最好如f形狀，傳感器安裝位置如圖1所示。

傳感器安裝位置

2.1.5故障實(shí)例

煉鋼1-6#轉(zhuǎn)爐氧槍流量測(cè)量系統(tǒng)全部選用電磁流量計(jì)測(cè)量氧槍冷卻水流量，在3、4#轉(zhuǎn)爐試運(yùn)行期間曾出現(xiàn)過流量值波動(dòng)大，進(jìn)出水流量差值大的故障，經(jīng)過對(duì)流量計(jì)安裝管道、安裝環(huán)境、流體特性、電氣連接及接地等方面的排查，最終確定，由于電磁流量計(jì)安裝在了管道的高管段，加上冷卻水流出時(shí)直排大氣，造成流量傳感器無背壓、測(cè)量管內(nèi)非滿管，表現(xiàn)為流量值波動(dòng)大，流量計(jì)無法正常工作。

解決方法：首先在流量計(jì)下游安裝了排氣閥，流量波動(dòng)狀況明顯改善，但仍未徹底解決；然后對(duì)流量計(jì)下游管道進(jìn)行抬高處理，使流量計(jì)由高管段安裝轉(zhuǎn)換為低管段安裝，增加了流體阻力，確保流過流量計(jì)的液體始終處于滿管，穩(wěn)定了流量測(cè)量（如圖2所示）。

通過對(duì)3～6#轉(zhuǎn)爐氧槍流量測(cè)量系統(tǒng)電磁流量計(jì)的安裝，摸索發(fā)現(xiàn)，下降管道低下長度與流量值波動(dòng)大小密切相關(guān)，下降管低下長度越大，造成流量波動(dòng)也越大，處理故障時(shí)要求對(duì)流量計(jì)下游管道抬高的距離也更大。3、4#轉(zhuǎn)爐氧槍流量測(cè)量管道為DN150，下降管高度27m，抬高管段距離1.3m；5、6#轉(zhuǎn)爐氧槍流量測(cè)量管道為DN250，下降管高度36.5m，抬高管段距離4m。經(jīng)故障排除后，流量系統(tǒng)目前運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確。

  故障排除前                                                 故障排除后

2.1.6轉(zhuǎn)換器安裝和連接電纜

轉(zhuǎn)換器和傳感器間距離受制于被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率和信號(hào)電纜型號(hào)，即電纜的分布電容，導(dǎo)線截面和屏蔽層數(shù)，建議使用制造廠儀表所附的信號(hào)電纜。電導(dǎo)率較低液體和傳輸距離較長時(shí)，應(yīng)用三層屏蔽電纜。

2.1.7電磁流量計(jì)接地時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

⑴傳感器的測(cè)量管、外殼、屏蔽線、轉(zhuǎn)換器及二次儀表都要接地；

⑵傳感器、轉(zhuǎn)換器應(yīng)單獨(dú)接地，不要連在電動(dòng)機(jī)、工藝管道上，接地電阻應(yīng)小于10Ω；

⑶傳感器、轉(zhuǎn)換器的接地在現(xiàn)場(chǎng)，二次儀表的屏蔽層在控制室一側(cè)接地，切勿多端接地，以免因電位不同而引入干擾；

⑷傳感器安裝在金屬管道上，可將傳感器的接地導(dǎo)線按制造廠的要求連接在兩側(cè)管道上，形成可靠的接地回路。儀表的接地點(diǎn)應(yīng)是一個(gè)獨(dú)立的接地點(diǎn)，不允許與其他電氣設(shè)備的接地點(diǎn)連接在一起。

⑸傳感器安裝在塑料管道或內(nèi)壁有絕緣涂層、襯里的管道上，兩端應(yīng)安裝接地環(huán)，然后用導(dǎo)線連接，使管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)與大地短路，具有零電位。

2.2環(huán)境方面

主要是管道雜散電流干擾，空間電磁波干擾，大電機(jī)磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨(dú)接地保護(hù)可獲得滿意測(cè)量，但如管道有強(qiáng)雜散電流亦不一定能克服，須采取流量傳感器與管道絕緣的措施?？臻g電磁波干擾會(huì)從信號(hào)電纜引入，通常對(duì)信號(hào)線采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。

2.3流體方面

液體含有均勻分布細(xì)小氣泡通常不影響正常測(cè)量，所測(cè)得體積流量是液體和氣體兩者之和。氣泡增大會(huì)使輸出信號(hào)波動(dòng)，若氣泡大到流過電極遮蓋整個(gè)電極表面，使電極信號(hào)回路瞬時(shí)斷開，輸出信號(hào)將產(chǎn)生更大波動(dòng)。液體中含有固體超過一定含量時(shí)將產(chǎn)生漿液噪聲，輸出信號(hào)亦會(huì)有一定程度波動(dòng)。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時(shí)，若兩種液體電導(dǎo)率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻前即進(jìn)入流量傳感器進(jìn)行流量測(cè)量，輸出信號(hào)亦會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。電極材質(zhì)與被測(cè)介質(zhì)選配不善，產(chǎn)生鈍化和氧化等化學(xué)作用，電極表面產(chǎn)生絕緣膜，以及電化學(xué)和極化現(xiàn)象等，均會(huì)妨礙正常測(cè)量。

3運(yùn)行期故障及排除

經(jīng)初期調(diào)試并運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)的故障稱為運(yùn)行期故障。運(yùn)行期故障的特點(diǎn)是出現(xiàn)幾率不固定，造成的原因是多方面的，既可能是外界因素的影響，如流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電擊和環(huán)境條件變化等，也有可能是內(nèi)部因素的原因，如元器件損壞、電纜絕緣下降等。

3.1外部因素

一般說來，外部因素引起的電磁流量計(jì)故障比較容易解決。因此，查找電磁流量計(jì)故障應(yīng)先從外部因素著手。

3.1.1內(nèi)壁附著層

由于電磁流量計(jì)測(cè)量含有懸浮固相或污臟體的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)比其他流量儀表多，內(nèi)壁附著層出現(xiàn)的故障概率也就相對(duì)較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近，儀表還能正常輸出信號(hào)，只是改變流通面積，形成測(cè)量誤差的隱性故障；若是高電導(dǎo)率附著層，電極間電動(dòng)勢(shì)將被短路。若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開測(cè)量電路。后兩種現(xiàn)象均會(huì)使儀表無法工作。表現(xiàn)為電磁流量計(jì)流量值逐漸減小直至接近于零。這種故障的檢查一般通過測(cè)量流量傳感器兩電極對(duì)地電阻值來判斷，如電極被沉積物覆蓋，則兩電極對(duì)地電阻差別很大。干凈的傳感器電極對(duì)地電阻一般相等。解決這種故障的方法非常簡單，就是將附著在電磁流量計(jì)內(nèi)壁和電極上的沉積物清除。清除沉積物方法雖然簡單，但如果安裝時(shí)沒有考慮清洗的需要而要拆下傳感器才能清洗，那么清除流量傳感器內(nèi)部沉淀物也是一件非常麻煩的工作。因此，對(duì)于大口徑的電磁流量計(jì)安裝時(shí)如果考慮設(shè)置管預(yù)留人口，會(huì)大大方便將來的維護(hù)工作。

3.1.2雷電擊

雷電擊在線路中感應(yīng)瞬時(shí)高電壓和浪涌電流，進(jìn)入儀表就會(huì)損壞儀表。雷電損壞儀表有三條引入途徑：電源線、傳感器與轉(zhuǎn)換器間的流量信號(hào)線（連接傳感器測(cè)量電極）和激磁線（也稱勵(lì)磁線，連接傳感器勵(lì)磁線圈）。然而從雷電故障中損壞的零部件分析，引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分是從控制室電源線引入的，其他兩條線路很少。發(fā)生雷擊時(shí)，不僅電磁流量計(jì)出現(xiàn)故障，而且和它相連的計(jì)量前端也可能出現(xiàn)雷擊事故。因此時(shí)要做好各種防護(hù)措施。電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器損壞，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換器沒有顯示及輸出，這種情況轉(zhuǎn)換器無法修復(fù)，更換新的轉(zhuǎn)換器即可解決，但轉(zhuǎn)換器中儲(chǔ)存的讀數(shù)無法讀出。

3.1.3環(huán)境條件變化

主要原因同調(diào)試故障的環(huán)境方面，只是干擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運(yùn)行期間再介入的。這種情況下，干擾源磁場(chǎng)引起電磁流量計(jì)測(cè)量管道產(chǎn)生雜散電流，使電磁流量計(jì)測(cè)量出現(xiàn)輸出信號(hào)大幅度波動(dòng)的情況。要解決這個(gè)問題，需將電磁流量傳感器浮空不接地，使傳感器與其連接管道間電氣絕緣，并將傳感器上下游管道間用粗導(dǎo)線跨接，使傳感器與被測(cè)水流處于相同電位，一般可以消除干擾源的影響。

3.2內(nèi)部因素

組成電磁流量計(jì)本身的傳感器、轉(zhuǎn)換器以及連接兩者的電纜發(fā)生的故障，稱之為內(nèi)部因素引起的電磁流量計(jì)故障。一般說來，經(jīng)過調(diào)試期運(yùn)行正常的電磁流量計(jì)，在排除外部因素影響的原因后，這時(shí)，檢查故障首先應(yīng)從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號(hào)傳送的方向進(jìn)行，即按照轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器和傳感器連接電纜、傳感器的順序進(jìn)行。

3.2.1轉(zhuǎn)換器的檢查

首先復(fù)核轉(zhuǎn)換器中管道口徑、量程和計(jì)量單位等設(shè)定值，然后用模擬信號(hào)器測(cè)試轉(zhuǎn)換器的量程和零點(diǎn)。煉鋼廠就曾出現(xiàn)過傳感器系數(shù)被修改的現(xiàn)象導(dǎo)致計(jì)量失真。

一般零點(diǎn)不容易檢查，因?yàn)樾枰P(guān)閉水流使流量為零。通常情況下，用測(cè)試轉(zhuǎn)換器量程的方法足夠用來判斷故障是否發(fā)生在轉(zhuǎn)換器。若是轉(zhuǎn)換器故障，就可方便地調(diào)換轉(zhuǎn)換器部件甚至轉(zhuǎn)換器整機(jī)。

3.2.2轉(zhuǎn)換器和傳感器連接電纜的檢查

通常人們檢查電磁流量計(jì)測(cè)量故障，往往忽視連接傳感器和轉(zhuǎn)換器的電纜系統(tǒng)，而從以往制造廠現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)調(diào)試和檢修的故障示例看，實(shí)際上出現(xiàn)連接電纜故障頻度頗高。運(yùn)行期電磁流量計(jì)因電纜產(chǎn)生故障的主要原因有：

⑴將所附整根電纜割斷后重新連接，使用一階段后連接處吸入潮氣，絕緣下降；

⑵不用規(guī)定型號(hào)電纜；

⑶電纜長度超過受液體電導(dǎo)率制約的長度上限；

⑷液體電導(dǎo)率較低而傳感器和轉(zhuǎn)換器相距較遠(yuǎn)，未按規(guī)定使用專用屏蔽電纜；

信號(hào)線末端面未處理好，內(nèi)屏蔽層、外屏蔽層和信號(hào)芯相互間有短接，或與外殼短接。

其中⑵～⑸較多出現(xiàn)在初裝調(diào)試期，因此在運(yùn)行期間對(duì)連接電纜的檢查，主要是⑴所示的內(nèi)容。如果電纜發(fā)生故障，需要對(duì)電纜連接處用熱吹風(fēng)排除潮氣后重新連接，如有必要，則更換電纜并重做接口密封。

3.2.3傳感器的檢查

通常只有在做完其他各項(xiàng)檢查，排除轉(zhuǎn)換器和連接電纜的因素后，才能最后下決心，拆除轉(zhuǎn)換器和連接電纜，在傳感器上檢測(cè)電極與液體接觸電阻、勵(lì)磁線圈絕緣電阻和銅電阻。必要情況下，還要卸下傳感器以檢測(cè)電極絕緣。

⑴檢測(cè)電極與液體接觸電阻

電極與液體接觸電阻值指電極與液體的接觸電阻，它反映電極和襯里附著物的大體狀況。其阻值大小主要取決于接觸面積和液體電導(dǎo)率。一般結(jié)構(gòu)電極測(cè)量生活水和工業(yè)用水的阻值約為15kΩ，蒸溜水約為350kΩ，鹽水約為200Ω。當(dāng)然電導(dǎo)率略有不同，測(cè)量值存在差異。

測(cè)量方法：接觸電阻的測(cè)量一般使用指針式萬用表在管道充滿液體時(shí)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)，用萬用表的一根表棒接電極端子，另一根表棒始終接儀表地線，待指針偏轉(zhuǎn)最大時(shí)讀取數(shù)據(jù)。通過萬用表測(cè)量接觸電阻，雖然只是確定大體的值，卻是判斷管壁狀況較方便的方法。電磁流量傳感器的電極接觸電阻最好在新裝儀表調(diào)試時(shí)即測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，以后每次維護(hù)時(shí)均作測(cè)量。作分析比較測(cè)得的各次電阻值，必須是用同一型號(hào)萬用表的同一測(cè)量檔測(cè)量的值。分析比較將有助于今后判斷儀表故障，省去從管道上卸下流量傳感器進(jìn)行檢查。如所測(cè)電極接觸電阻值比以前增加，說明電極表面被絕緣層覆蓋或部分覆蓋；如比以前電阻值減小，說明電極和襯里表面附著導(dǎo)電沉積層。

⑵檢測(cè)勵(lì)磁線圈絕緣電阻和銅電阻

勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣電阻下降，勵(lì)磁信號(hào)將通過絕緣電阻與傳感器內(nèi)阻分壓，在電極上產(chǎn)生電壓降，從而對(duì)儀表產(chǎn)生干擾信號(hào)。勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣電阻應(yīng)不小于20MΩ?？捎谜讱W表來測(cè)量勵(lì)磁線圈對(duì)儀表地線之間的絕緣電阻。

測(cè)量方法：勵(lì)磁線圈銅電阻可通過用數(shù)字萬用表測(cè)量勵(lì)磁線圈兩個(gè)端子之間的電阻獲得，以判斷線圈是否良好導(dǎo)通和有無匝間短路現(xiàn)象。當(dāng)勵(lì)磁線圈開路時(shí)，測(cè)量電阻值為無窮大；當(dāng)勵(lì)磁線圈短路時(shí)，測(cè)量電阻值將小于出廠時(shí)的銅電阻值。

一般情況下，勵(lì)磁線圈出現(xiàn)故障的現(xiàn)象是極少的。在流量計(jì)發(fā)生故障或日常檢查時(shí)不要求一定要檢測(cè)勵(lì)磁線圈。

⑶檢測(cè)電極絕緣

檢測(cè)電極絕緣的方法是先卸下流量傳感器，放空液體，用布擦干襯里內(nèi)表面，不留液漬，使之干燥。然后用500V兆歐表分別測(cè)試兩電極對(duì)地電阻。通常要求電極絕緣電阻大于100MΩ，若檢查結(jié)果確實(shí)是絕緣破壞，只能調(diào)換傳感器。

4結(jié)束語

近年來，隨著工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展及企業(yè)對(duì)工藝參數(shù)、能源介質(zhì)計(jì)量準(zhǔn)確度要求的不斷提高，電磁流量計(jì)的使用領(lǐng)域也更加廣泛，這就需要我們儀表維護(hù)人員對(duì)電磁流量計(jì)的在線檢查和故障判斷非常熟悉，這樣才能夠節(jié)省我們的工作時(shí)間，極大的提高我們的工作效率。雖說電磁流量計(jì)在使用過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，但只要我們遵循調(diào)試期故障及運(yùn)行期故障這兩條主線，并熟練掌握各種故障的故障現(xiàn)象，且很好地加以排除解決，相信電磁流量計(jì)一定能夠發(fā)揮它應(yīng)有的作用。

參考文獻(xiàn)：

蔡武昌馬中無流量計(jì)應(yīng)用指南——電磁流量計(jì)中國石化出版社2004

厲玉鳴化工儀表及自動(dòng)化化學(xué)工業(yè)出版社