摘要：簡要闡述了電磁流量計的工作原理，對化工生產(chǎn)中電磁流量計的安裝測試期故障及正常投運故障進行了說明，針對電磁流量計使用過程中出現(xiàn)的七類故障進行了分析，提出了解決方案，并對電磁流量計日常維護提出了指導(dǎo)性建議。
隨著煉化企業(yè)對化工生產(chǎn)過程精細化管理需求的日益提升，對流量測量的精度要求越來越高。電磁流量計作為一種測量功能穩(wěn)定、結(jié)果準確可靠的流量測量儀表，在工業(yè)生產(chǎn)的控制測量中得到廣泛應(yīng)用，尤其對酸、堿、鹽、含固體顆�；蚶w維液體的流量檢測［１］。因此，在實際生產(chǎn)過程中，如何快速確定和排除電磁流量計的運行故障，對保障化工裝置安全穩(wěn)定運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。
１電磁流量計的工作原理
電磁流量計的基本原理為電磁感應(yīng)定律［２］。導(dǎo)電流體在磁場中流動等效于導(dǎo)體運動切割磁力線，進而相應(yīng)產(chǎn)生與流量大小成正比的感應(yīng)電動勢。電磁流量計通過測量電動勢強弱來反映管道流量大小，進而被用于測量導(dǎo)電流體的體積流量，電磁流量計工作原理見圖１。
電磁流量計的核心部件為電磁流量變送器，其由傳感器和轉(zhuǎn)換器共同組成。被測導(dǎo)電流體流過流量計產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該感應(yīng)電動勢被傳感器采集、被轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一直流標準信號，并將其輸出進行指示記錄。電磁流量計的優(yōu)勢在于測量管徑大（最大可達２ｍ），而且壓損極小，其測量精度和靈敏度都較高。
２電磁流量計的常見故障分類
電磁流量計在生產(chǎn)運行中會出現(xiàn)各種故障，一是儀表本身故障造成的儀表指示錯誤，包括儀表的結(jié)構(gòu)件或元器件損壞等；二是由于儀表安裝環(huán)境或安裝不規(guī)范造成的故障，例如傳感器上下游安裝直管段不滿足要求，被測介質(zhì)沒有充滿管道，測量環(huán)境存在電磁干擾等。
因為不同情況下的故障對應(yīng)的解決措施不同，為精準地量化故障、更快速地發(fā)現(xiàn)和解決電磁流量計故障，按照故障發(fā)生的時間尺度將電磁流量計故障劃分為兩個基本類別。一類是儀表安裝測試期間出現(xiàn)的故障，另一類是儀表投運后出現(xiàn)的故障。
２.１電磁流量計安裝測試故障
在化工生產(chǎn)過程中，完成電磁流量計儀表的安裝后、正式投入使用之前往往需要進行儀表性能調(diào)試，在此階段出現(xiàn)的故障被稱為電磁流量計安裝測試故障。儀表安裝環(huán)境選擇不當（如外界環(huán)境存在大型電機磁場干擾，管道雜散電流干擾［３］，空間強電磁波干擾等一系列電磁場干擾）、儀表安裝不規(guī)范、安裝位置不正確、或儀表所測量導(dǎo)電流體的特性有所變化等原因均會導(dǎo)致此類故障。
不同故障原因?qū)е聝x表故障表現(xiàn)各有不同，可根據(jù)故障情況對故障來源進行初步辨識。例如，若所測量介質(zhì)特性出現(xiàn)氣液兩相工況，測量介質(zhì)中所含有的均勻分布的微小氣泡雖暫時不會對電磁流量計產(chǎn)生較大影響［４］，但隨著介質(zhì)氣相的加劇，儀表輸出信號的波動會隨之加劇，嚴重時影響儀表測量讀數(shù)。
如果將傳感器安裝在管道高處或自上而下的垂直管上，可能會導(dǎo)致氣體聚集于管道高處從而出現(xiàn)表內(nèi)液體排空，進而造成儀表故障；此外，傳感器的不適當安裝也可能會導(dǎo)致管內(nèi)流體不滿故障［５］；若電磁流量計誤安裝在泵的吸入端，則流量計內(nèi)部會出現(xiàn)負壓從而損壞流量計內(nèi)部襯里。
２.２儀表正常投運后出現(xiàn)的故障
經(jīng)安裝調(diào)試并試運行一段時間后，電磁流量計可進入正常投運階段。因為環(huán)境變化和長時間的運行會對儀表的運行狀態(tài)產(chǎn)生影響，此階段可能發(fā)生的儀表故障與前文所述故障存在差異。一般來講，電磁流量計投運后故障包括流量傳感器內(nèi)壁附著層污垢積聚造成的故障、儀表環(huán)境條件變化造成的故障、雷電打擊等惡劣氣象環(huán)境導(dǎo)致的故障等［６］。
電磁流量計投運后，因常用來測量相對臟污的流體介質(zhì)，運行一段時間后，流體介質(zhì)在傳感器內(nèi)壁附著層出現(xiàn)積聚現(xiàn)象［７］，導(dǎo)致附著層的電導(dǎo)率偏高或偏低進而產(chǎn)生故障。若流體介質(zhì)積聚附著層呈絕緣性，雜質(zhì)積聚過多會造成整個電極回路斷路；相對地，若流體介質(zhì)積聚附著層整體偏導(dǎo)電性，過多地積聚將會使電極回路出現(xiàn)短路。上述兩種情況均會導(dǎo)致儀表工作不正常，由此可見有必要在電磁流量計投運后對測量管內(nèi)的污垢層附著物進行定期清理。
另一方面，電磁流量計運行環(huán)境的變化對儀表的影響也不可忽視。在調(diào)試期間沒有干擾源不意味著運行環(huán)境不存在干擾。例如在電磁流量計運行期間，附近管道的電焊作業(yè)、大型電機或變壓器等電磁設(shè)備運行均會對電磁流量計的正常工作產(chǎn)生干擾，此時電磁流量儀表的輸出信號會出現(xiàn)數(shù)值波動［８］。
此外，雷電打擊等惡劣氣象環(huán)境同樣能夠影響儀表正常工作。例如出現(xiàn)雷電打擊，儀表線路中容易感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，其大多通過電源線、流量信號線等途徑進入儀表進而導(dǎo)致儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損。
３電磁流量計常見故障現(xiàn)象檢查分析
在生產(chǎn)控制過程中，流量測量是一項重要的測定參數(shù)，電磁流量計憑借其高精準度和強耐腐蝕特性，應(yīng)用越來越廣泛。然而在實際測量作業(yè)中，電磁流量計容易發(fā)生各種故障，因此要及時采取合理的檢查方式并對各類故障提出可行的解決方案。
３.１儀表沒有流量信號輸出
儀表沒有流量信號輸出的原因包括電源故障、電纜故障、液體流動方向相反、流體介質(zhì)未充滿整個管道等［９］。針對上述可能造成故障的原因，需對應(yīng)檢查儀表電源的供電情況和電纜連接情況（包括電纜是否暢通，連接是否正確等）、檢查管道內(nèi)測量流體介質(zhì)流動方向是否正確并確認其是否充滿管道［１０］。
在電磁流量計運行過程中，必須保證儀表內(nèi)測量流體流動方向正確，一般應(yīng)與殼體上箭頭方向相同［１１］。事實上也有一些電磁流量計具備正反兩相測量的功能，將其設(shè)置中的“反向測量允許”狀態(tài)設(shè)置為“允許”狀態(tài)即可［１２］。流體介質(zhì)未充滿整個管道的主要原因往往是測量管網(wǎng)或傳感器安裝位置沒有符合設(shè)計安裝要求。傳感器的安裝位置示意見圖２。如若將傳感器安裝至ａ、ｅ位置，因為位置較高容易導(dǎo)致氣泡聚集；安裝在ｂ位置時則容易導(dǎo)致液體不滿管，正確安裝位置應(yīng)為ｃ、ｄ位置處。
此外，對傳感器器件完好性和測量管內(nèi)壁情況的檢查也是十分必要的［１３］，包括各接線端和傳感器零部件的完好性等。事實上，儀表沒有流量信號輸出的故障也有可能是由轉(zhuǎn)換器故障導(dǎo)致，對其采用更換線路板的方式進行替換進行轉(zhuǎn)化器的故障排查。另外流量過低和在儀表進行參數(shù)設(shè)定時小信號切除設(shè)置過高有時也會出現(xiàn)有流量而儀表沒有顯示的情況。
３.２儀表輸出不穩(wěn)定，出現(xiàn)指示波動故障
電磁流量計能夠體現(xiàn)流體的流動狀況，因此如果測量流體本身呈現(xiàn)波動性，則可以認為其并非電磁流量計自身故障，隨著流體脈動結(jié)束或介質(zhì)充滿管道后，故障自然會隨之消失。如果確實流體有脈動可以在流量計前加裝緩沖罐或儀表安裝固定支架。若管道沒有充滿液體或液體中含有氣泡可能造成指示波動，可將流量計安裝在管道的低點處，流量計的前后要有一定長度的直管段。然后檢查外界是否存在雜散電流等電磁干擾；檢查儀表運行環(huán)境是否有大功率電機、變壓器或者電焊機工作。確認電磁流量計有良好接地，避免電磁干擾。此外，應(yīng)該對流體介質(zhì)的物理特性進行檢查，判斷流體介質(zhì)是否具有電導(dǎo)率不均勻或含有較多顆粒、纖維漿液等特性。與此同時，若電極材料與流體介質(zhì)不匹配也會導(dǎo)致儀表輸出不穩(wěn)定，此時則有必要對電極材料進行更換。最后對變送器電路板的檢查也不可忽視，在一些特定的化工生產(chǎn)環(huán)境中，如果測量管道或介質(zhì)的震動較大，則會造成變送器電路板松動從而引起輸出值波動，此時需要重新固定電路板。
３.３儀表輸出信號指示超過滿度值
造成儀表輸出信號超過刻度值上限的原因是多方面的，可通過逐步檢測的方法對故障原因進行排查。首先對流量計的電纜接線進行檢查，判斷其是否出現(xiàn)連接錯誤；然后對信號回路連接進行檢查。一般來講，連接電纜的斷開會造成信號回路斷開，從而輸出信號指示最大超滿度值［１４］。然后陸續(xù)對轉(zhuǎn)換器與傳感器型號配套性、轉(zhuǎn)換器的參數(shù)設(shè)定等方面進行逐步排查。事實上，因為電磁流量計轉(zhuǎn)換器的輸出信號往往會傳送給流量積算儀和計算機。因此該回路儀表安全柵、流量積算儀等出現(xiàn)故障也會導(dǎo)致流量計輸出最大值。
３.４電磁流量計工作時信號越來越小或突然下降
造成這種故障的原因是電極間的絕緣不良或被短路，應(yīng)從以下方面考慮：測量導(dǎo)管的內(nèi)壁可能積聚污垢，要進行清洗和擦拭電極。測量導(dǎo)管內(nèi)的絕緣襯里可能被破壞，應(yīng)予以更換。如果電磁流量計長期運行在有酸堿霧氣場所，流量計信號接線端子可能被腐蝕，應(yīng)予以清理或更換。日常維護要定期進行防腐檢查防止出現(xiàn)此類故障。
３.５儀表零點不穩(wěn)定
出現(xiàn)儀表零點不穩(wěn)定的情況，一般包括五個方面原因。（１）與流體介質(zhì)有關(guān)。如果管道未充滿液體或液體中含有氣泡則會造成零點不穩(wěn)定，工況正常后輸出值就可恢復(fù)正常；（２）流量計前截止閥不嚴，測量管道內(nèi)測量流體介質(zhì)存在微小流動［１５］；（３）可能是儀表接地不良導(dǎo)致，儀表接地線不要連接在電機、電器等公共接地線或上下水管道上。轉(zhuǎn)換器已經(jīng)通過電纜線接地的不要再進行接地，避免電位不同引起干擾；（４）液體若含有固相或在測量管內(nèi)壁積聚結(jié)垢等，均有可能導(dǎo)致零點不穩(wěn)定。因此需要定期對內(nèi)壁的沉積垢層進行清潔；必要時進行重新調(diào)零；（５）儀表的絕緣性沒有達到要求。事實上儀表絕緣性不佳往往是由信號線路絕緣弱或信號傳輸線路的接線端子接觸不良導(dǎo)致，弱的儀表絕緣性會進一步造成零點不穩(wěn)定。
３.６流量測量值與實際值存在偏差
流量測量值與實際流量值存在偏差是最常見的電磁流量計故障之一。如果出現(xiàn)此故障則需要對轉(zhuǎn)換器、傳感器、電纜連接等元器件進行詳細檢查。測量管道往往存在流入和流出分支兩支管線，因此在過程中需要全面測量，以免出現(xiàn)計算誤差。首先，按照出廠參數(shù)對轉(zhuǎn)換器的設(shè)定值進行核對、設(shè)定，可以使用智能手操器進行參數(shù)檢查和設(shè)定，排除設(shè)定值錯誤可能性。另外，應(yīng)檢查傳感器安裝位置，保障管道流體充滿管道且流體中不含氣泡。與此同時，信號電纜連接不良或使用過程中電纜絕緣性下降均會導(dǎo)致數(shù)值偏差，應(yīng)相應(yīng)重新連接松動的電纜，如果絕緣不符合絕緣要求更換新的電纜。最后，傳感器上游介質(zhì)流動狀況不符合要求，或其極間電阻變化或電極絕緣下降也可能會造成故障，應(yīng)相應(yīng)采用改動傳感器安裝位置等措施解決。
３.７管道空管出現(xiàn)報警故障分析及處理
電磁流量計運行過程中出現(xiàn)空管報警的情況可能是流體沒有充滿管道，沒有按照要求安裝，被測的流體電導(dǎo)率過低。在儀表維護工作中轉(zhuǎn)換器元器件的損壞也能造成空管報警的情形，因此有效判別轉(zhuǎn)換器工作狀況并及時更換是處理空管報警故障的關(guān)鍵點。為確認轉(zhuǎn)換器元器件是否工作正常，一般采用輸入信號短接測試操作，若短接后報警消失，則說明轉(zhuǎn)換器工作正常，反之則說明元器件已損壞。
４電磁流量計日常維護
為提高電磁流量計使用壽命，降低其發(fā)生故障的概率，對于電磁流量計的日常維護主要包括以下幾個方面。首先，變送器管內(nèi)壁結(jié)垢層的定期清理，能夠有效保障絕緣襯里的良好絕緣性；其次，在生產(chǎn)實際中對于儀表的定期檢查是保障電磁流量計指示精度的關(guān)鍵，尤其是對儀表端蓋、接線口密封性的檢查，是保障濕氣和水不進入儀表內(nèi)的重要步驟；另外，為保障儀表高度密封性，殼體蓋的螺紋需時刻涂有潤滑黃油，嚴禁碰撞損壞；最后，在流量計運行過程中，定期對儀表零點進行標定，并保障電磁流量計的有效接地［１６］。
５結(jié)束語
隨著我國工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，電磁流量計在流量測量領(lǐng)域，特別是煉油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多。電磁流量計在化工生產(chǎn)流程中可能出現(xiàn)的常見故障，對故障的來源進行剖析，提出了結(jié)合故障分析和在線檢查的儀表故障辨識方法和故障解決方案，為工業(yè)生產(chǎn)實際中電磁流量計故障的處理提供參考。通過準確分析故障原因、快速排除故障，實現(xiàn)了測量儀表整體測量精度的提高，對快速恢復(fù)裝置生產(chǎn)有著重要意義。
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