電磁流量計在應用中的故障檢查和分析

1 引言

電磁流量計使用中的常見故障，有的是由于儀表本身元器件損壞引起的故障，有的是由于選用不當、安裝不妥、環境條件、流體特性等因素造成的故障，如顯示波動、精度下降甚至儀表損壞等。它一般可以分為兩種類型：安裝調試時出現的故障(調試期故障)和正常運行時出現的故障(運行期故障)。

2 工作原理

電磁流量計由變送器和轉換器兩部分組成，兩者之間用連接線(包括勵磁線、信號線)相互連接。變送器是基于電磁感應定律工作的，如圖1所示，被測介質垂直于磁力線方向流動，因而在于介質流動和磁力線都垂直的方向上產生一感應電動勢ex。

圖1 電磁流量計結構原理
ex=bdvⅹ10-4v

式中：b—磁感應強度，t(特斯拉)；d—兩電極間距離(管徑)，cm； v—被測介質的平均流速，cm/s。

3 常見故障

3.1 調試期故障

調試期故障一般出現在儀表初始裝用調試階段，但一經改進排除故障，在以后相同條件下一般不會再度出現。常見的調試期故障通常由儀表選用或設定不當、安裝不妥、環境干擾以及流體特性影響等原因引起。

(1) 安裝方面

通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管網點；或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現排空；或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管內非滿管。

(2) 環境方面

通常主要是管道雜散電流干擾，空間強電磁波干擾，大型電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護就可獲得滿意結果，如河南煤化集團中原大化公司第ⅰ套三聚氰胺裝置的電磁流量計ft-31235在2007年4月12日遇到強大的雜散電流而無法正常指示(電解車間管道，有時在兩電極上感應的交流電勢峰值vpp可高達1v)，工作人員立即采取單接地保護，可其指示仍然不能恢復正常，于是又采取將流量傳感器與管道絕緣等措施后ft-31235才算能正常工作。空間電磁波干擾一般經信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。


(3) 流體方面

被測液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀表輸出信號會出現波動，若氣泡大到足以遮蓋整個電極表面時，隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現更大的波動。低頻方波勵磁的電磁流量計測量固體含量過多漿液時，也將產生漿液噪聲，使輸出信號產生波動。測量混合介質時，若兩種液體電導率(或各自與電極間電位)有差異，在混合未均勻前就進入流量傳感進行測量，也將使輸出信號產生波動。電極材料與被測介質選配不當，產生鈍化或氧化等化學作用，電極表面形成絕緣膜，以及電化學和極化現象等，均會妨礙正常測量。應根據儀表選用或有關手冊正確選配電極材料。

3.2 運行期故障

運行期故障是電磁流量計經調試并正常運行一段時期后出現的故障，常見的運行期故障一般由流量傳感器內壁附著層、雷電打擊以及環境條件變化等因素引起。

(1) 傳感器內壁附著層

由于電磁流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他流量儀表多，出現內壁附著層產生的故障概率也就相對較高。若附著層電導率與液體電導率相近，儀表還能正常輸出信號，只是改變流通面積，形成測量誤差的隱性故障；若是高電導率附著層，電極間電動勢將被短路；若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開測量電路。所以，應及時清除電磁流量計測量管內的附著結垢層。

(2) 雷電打擊

雷擊容易在儀表線路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。

(3) 環境條件變化

在調試期間由于環境條件尚好(例如沒有干擾源)，流量計工作正常，此時往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。例如河南煤化集團中原大化公司第ⅲ套三聚氰胺裝置的電磁流量計ft-81235調試期運行正常，而在2006年3月12日上午突然出現輸出信號大幅度波動，經檢查儀表本身的傳感器和轉換器以及連接兩者的電纜無任何故障，原來其附近實施管道電焊干擾了儀表的正常運行，工作人員立刻實施良好的接地保護后儀表才得以正常指示。

4 故障現象和檢查流程

電磁流量計常見故障現象有：

(1) 無流量信號；
(2) 輸出晃動；
(3) 零點不穩；
(4) 流量測量值與實際值不符；
(5) 輸山信號超滿度值。

通常檢查整個測量系統和判斷故障的程序如圖1所示，檢查環節包括電磁流量計本身的傳感器和轉換器以及連接兩者的電纜，電磁流量計上位的工藝管道，下(后)位顯示儀表連接電纜。經常采用的檢查手段或方法及其檢查內容列舉如下：

- 通用常規儀器檢查
- 替代法：利用轉換器和傳感器間以及轉換器內線路板部件間的互換性，以替代法判別故障所在位置。
- 信號蹤跡法：用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試電磁流量轉換器。

檢查首先從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號傳送的方向進行。用模擬信號器測試轉換器，以判斷故障發生在轉換器及其后位儀表還是在轉換器的上位傳感器發生的。若是轉換器故障，如有條件可方便地借用轉換器或轉換器內線路板作替代法調試；若是傳感器故障需要試調換時，因必須停止運行，關閉管道系統，涉及面廣，常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器，試換工程量大，通常只有在做完其他各項檢查，最后才下決心，卸下管道檢查傳感器測量管內部狀況或調換。相關檢修項目如表1所示。

5 結束語

電磁流量計在使用的過程當中，可能出現各種各樣的故障，但一般來說可以把所有的故障歸結為兩類，即調試期故障和運行期故障，只要我們在日常工作中時刻注意這兩類故障，并很好地加以排除解決，相信電磁流量計一定能夠發揮它應有的作用。