摘要:根據(jù)海洋石油平臺(tái)和電磁流量計(jì)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，分析電磁流量計(jì)工作特性，對電磁流量計(jì)的安裝和常故障進(jìn)行分析診斷。
0引言
流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的過程控制參數(shù),流量計(jì)量的正確與否將對企業(yè)的成本核算、能源消耗等重要指標(biāo)的正確計(jì)算及可信度產(chǎn)生影響,因此,選擇高質(zhì)量、運(yùn)行穩(wěn)定、計(jì)量正確的流量儀表是至關(guān)重要的。在眾多流量儀表中,電磁流量計(jì)是發(fā)展較快的流量檢測儀表,它具有反應(yīng)靈敏、線性好、精確度高的特點(diǎn),以及在測量過程中不受被測介質(zhì)溫度、密度、黏度、壓力等因素影響的優(yōu)點(diǎn),尤其是在液體測量上優(yōu)勢突出,能測量其他流量計(jì)不易正確測量的流體，如污水、泥漿、礦漿及腐蝕性流體等,所以電磁流量計(jì)已成為液體流量測量儀表。
電磁流量計(jì)的測量原理主要是利用導(dǎo)電介質(zhì)通過流量計(jì)時(shí)切割電極產(chǎn)生磁場，進(jìn)而在電極兩端產(chǎn)生電壓來測量介質(zhì)流速的。該方法在正常情況下不受介質(zhì)密度、黏度、溫度的影響,其顯著特點(diǎn)是該流量計(jì)無阻礙流體流動(dòng)的部件,對流體幾乎無阻力,但這種流量計(jì)對外界的電磁千擾很敏感,需要良好地接地、屏蔽外界電磁場等[1。根據(jù)在流量室工作的經(jīng)驗(yàn),對電磁流量計(jì)在標(biāo)定和使用中遇到的各種問題進(jìn)行分析總結(jié)。
1電磁流量計(jì)的安裝
電磁流量計(jì)從結(jié)構(gòu)上講,主要由傳感器和變送器組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上,其作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感應(yīng)電勢信號(hào),并通過傳輸線將此信號(hào)送到轉(zhuǎn)換器。變送器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方,它將傳感器送來的流量信號(hào)放大,并轉(zhuǎn)換成與流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出,以進(jìn)行顯示、累積和調(diào)節(jié)控制。
1.1傳感器的安裝
傳感器在管線上的安裝過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)安裝環(huán)境:平臺(tái)常用的電磁流量計(jì)傳感器的外殼需要防水防爆,對安裝場所的要求是:①當(dāng)測量介質(zhì)為多相流體時(shí),應(yīng)選擇不會(huì)引起相分離的安裝場所;②場所內(nèi)的測量管線內(nèi)不應(yīng)有負(fù)壓;③避免安裝在電動(dòng)機(jī)、變壓器等強(qiáng)電設(shè)備附近，以免引起電磁場干擾;④避免安裝在周圍有強(qiáng)腐蝕性氣本的場所;⑤環(huán)境溫度一般應(yīng)在-25℃~60℃范圍內(nèi),盡可能避免陽光直射;⑥安裝在無振動(dòng)或振動(dòng)小的場所，如果振動(dòng)過大,則應(yīng)在傳感器前、后的管道加固定支撐,如圖1所示;⑦環(huán)境相對濕度一般應(yīng)在10%~90%的范圍內(nèi)[臼;⑧安裝流量計(jì)的場所因盡量避免雨水潮濕。
(2)流量計(jì)安裝所需直管段長度:一般情況下,對于90°彎頭.T形三通、異徑管、全開閥門等流動(dòng)阻力件,離傳感器電極軸中心線(不是傳感器進(jìn)口端面)應(yīng)有3D~5D(D為管直徑)的直管段長度;對于不同開度的閥門,則要求有10D的直管段長度;傳感器后一般應(yīng)有2D以上的直管段長度,如圖2所示。當(dāng)閥門不能全開時(shí),需使閥門截流方向與傳感器電極軸成45°安裝,便可以減小誤差。但各規(guī)程《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》和標(biāo)準(zhǔn)《國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范》、《流量測量技術(shù)及儀表》所提出的上、下游直管段的長度亦不--致,統(tǒng)計(jì)結(jié)果是前直管段在5D~10D,后直管段在2D~5D范圍內(nèi)。
(3)管線上流量計(jì)的安裝方式和介質(zhì)流向[3}:傳感器的安裝可以采用傾斜、豎直、水平方式,如圖3所示。其中,(a)和(b)為良好的安裝位置。
水平安裝時(shí),傳感器電極軸必須水平安置,這樣可以防止由于流體所夾帶的氣泡而產(chǎn)生的電極短時(shí)間絕緣,也可以防止電極被流體中沉積物覆蓋,不應(yīng)將傳感器安裝在最高點(diǎn),以免有氣體積聚。圖3中(c)安裝在管系最高處，為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免。
垂直安裝時(shí),應(yīng)使流動(dòng)方向向上，這樣可在無流量或流量很小時(shí)使流體中所夾帶的較重的固體顆粒下沉,而使較輕的脂肪類物質(zhì)上升離開傳感器極區(qū)。測量泥漿、礦漿等液固二相流時(shí),垂直安裝可以避免固相沉淀和傳感器襯里的不均勻磨損。圖3中(d)安裝在一向下管道出口處,為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免。
傳感器安裝處應(yīng)具有一定背壓,圖3中(e)位置傳感器出口直接排空,易造成測量管內(nèi)液體非滿管,為不良的安裝位置,應(yīng)予以避免。
為避免傳感器內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，傳感器應(yīng)安裝在泵的后面,而不應(yīng)該安裝在泵的前面。圖3中(f)為不良安裝位置。
(4)接地:為測量正確和電極不會(huì)發(fā)生電流腐蝕，電磁流量傳感器必須單獨(dú)接地,并使傳感器和流體大約處于相同的電位。分離型電磁流量計(jì)原則上接地應(yīng)在傳感器側(cè),轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一接地點(diǎn)。在大多數(shù)情況下,傳感器的內(nèi)裝參比電極或金屬管能確保所需的電位平衡。因此,可以通過內(nèi)裝的參比電極和金屬.管中的流體接地,將傳感器的接地片與接地線相連4。如果傳感器安裝于帶陰極腐蝕保護(hù)管道上,除了傳感器和接地環(huán)一起接地外,還要用粗銅線繞過傳感器跨接在管道的兩法蘭。上,使陰極保護(hù)電流與傳感器之間隔離,如圖4所示。
(5)維修.旁通管路的安裝:為方便流量計(jì)的定期檢定、故障維修以及傳感器的清晰工作,電磁流量計(jì)旁通管線應(yīng)采用如圖5所示的安裝方式。
1.2轉(zhuǎn)換器的安裝
轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離是有限制的,它與被測介質(zhì)電導(dǎo)率和信號(hào)電纜的型號(hào)有關(guān),因此,一般應(yīng)采用制造廠為流量計(jì)所配送的電纜,廠家會(huì)根據(jù)所測介質(zhì)電導(dǎo)率的不同制定出相應(yīng)的信號(hào)傳輸范圍,可供使用方參考。在進(jìn)行長距離信號(hào)傳輸時(shí)，屏蔽電纜可以采用多層的0。如果流量計(jì)采用四線制,為避免干擾,必須保證信號(hào)線和電源線分開安裝,最好將信號(hào)線通過鋼管安裝,屏蔽效果較好。
2電磁流量計(jì)故障分析及處理
2.1介質(zhì)中含有氣泡
在陸豐13-2項(xiàng)目中,污水處理撬中經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢定合格的電磁流量計(jì)安裝后,發(fā)現(xiàn)表頭顯示的數(shù)值出現(xiàn)晃動(dòng)且不正確,經(jīng)現(xiàn)場查證是由于管線中混有氣泡,并且污水流動(dòng)過程中在電極處發(fā)生聚集,將電極包裹，造成傳感器、變送器回路瞬間斷路,采集的信號(hào)不穩(wěn).定,致使輸出來回波動(dòng)。
解決辦法便是更換安裝位置,但由于平臺(tái)管線已經(jīng)敷設(shè),更改管線較難,經(jīng)綜合考慮后,在流量計(jì)上游安裝排氣閥和集氣包,有效地排放和吸收了污水中的氣體,使得問題得以解央[6]2.2電極腐蝕變形
在金縣1-1項(xiàng)目中,一臺(tái)8寸管徑的電磁流量計(jì)因檢定時(shí)間到期進(jìn)行復(fù)檢,實(shí)驗(yàn)室檢定過程中，發(fā)現(xiàn)變送器輸出數(shù)值晃動(dòng)不穩(wěn),與標(biāo)準(zhǔn)表的示數(shù)不相符,在排除氣泡、介質(zhì)流速不穩(wěn)等因素后,將流量計(jì)拆下仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)其電極已腐蝕變形,出現(xiàn)很多凹點(diǎn),且由于此現(xiàn)象短時(shí)間不易發(fā)現(xiàn),不利于流量計(jì)的維修和保養(yǎng)。應(yīng)及時(shí)更換新的電極,并每隔一段時(shí)間對電極進(jìn)行清理和維護(hù)。
2.3電磁流量計(jì)安裝不正確
綏中36-1項(xiàng)目中,污水系統(tǒng)排海管線上裝有一6寸管徑的電磁流量計(jì),投用發(fā)現(xiàn)其讀數(shù)始終顯示不正確,反復(fù)跳變,后經(jīng)查證，是由于流量計(jì)安裝存在問題,造成流量計(jì)出口處產(chǎn)生負(fù)壓,即下游管線中介質(zhì)壓力不穩(wěn)，造成流量計(jì)示數(shù)跳變，輸出有誤。因此在流量計(jì)下游5D處安裝-排放閥，以保證管線內(nèi)壓力功。
電磁流量出現(xiàn)的故障大同小異,應(yīng)根據(jù)具體問題具體分析。此外,電磁流量計(jì)故障中還存在電極結(jié)垢和電磁干擾等問題，都會(huì)造成電磁流量計(jì)讀數(shù)波動(dòng)和錯(cuò)誤。結(jié)垢的電極主要是管壁上附著沉淀、絕緣物質(zhì)，致使回路斷開,輸出錯(cuò)誤,可對電極進(jìn)行清理,或更換刮刀電極或半球形電極;電磁干擾主要是外界磁場和空氣中雜散電流所致,為防止磁場干擾,通常只有將傳感器遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源或加強(qiáng)屏蔽。
3結(jié)論
隨著電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,電磁流量計(jì)在當(dāng)今生產(chǎn)過程中所起的作用也日益突出,其功能也在不斷完善,如誤差補(bǔ)償、空管報(bào)警、支持hart通信等。在海洋石油平臺(tái)應(yīng)用中,流量計(jì)量在單位成本核算中的位置越來越重要,正確選擇電磁流量計(jì)已成為成本核算的重要組成部分。
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