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ZNE電磁流量計(jì)的使用及常見故障分析 本文闡述ZNE電磁流量計(jì)的組成及工作原理,具體分析了ZNE電磁流量計(jì)在使用過程中常見的故障現(xiàn)象及原因,并提出了相應(yīng)的措施. 1 引言 隨著人類節(jié)水意識(shí)的日益增強(qiáng),對(duì)水資源的科學(xué)管理更加重要.在供水系統(tǒng)中,只有通過對(duì)水資源的科學(xué)檢測(cè)與計(jì)量,才能合理有效地使用能源、分配能源、管理能源,達(dá)到節(jié)約能源的目的. 目前,對(duì)水的流量測(cè)量方法有多種:差壓式、靶式、渦輪式、浮子式、超聲式、電磁式等.其中,在工業(yè)系統(tǒng)中常用的形式有超聲波流量計(jì)和ZNE電磁流量計(jì)兩種.而超聲波流量計(jì)因其存在穩(wěn)定性差、容易產(chǎn)生干擾等缺點(diǎn),一般不優(yōu)先使用,只有在現(xiàn)有的工藝改造過程中,由于管道不能中斷或內(nèi)部帶壓的情況下,因其安裝簡便,才使用超聲波流量計(jì).一般情況下,為了保證測(cè)量精度,使檢測(cè)信號(hào)穩(wěn)定可靠,我們常使用ZNE電磁流量計(jì)來進(jìn)行水量測(cè)量. 2 電磁流量傳感器的工作原理 ZNE電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律的原理制造的. 我們把在管道內(nèi)流動(dòng)的導(dǎo)電液體流動(dòng)看成導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng).當(dāng)管道置于磁場(chǎng)內(nèi),在與磁場(chǎng)方向、管道的中心軸、管道的直徑三者互相垂直的管道位置,安裝兩個(gè)與液體相接觸的電極(如圖2所示),管道的直徑可以看成導(dǎo)體的長度,當(dāng)液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),就可以看成導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁力線運(yùn)動(dòng).這時(shí),兩電極間就產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B一定時(shí),測(cè)得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小與管道內(nèi)流體的流速V成正比.即:E=BDV,而對(duì)于流過一定管徑的流體而言,其瞬時(shí)體積流量為: Q=π/4?D2?V 故而得出:Q=π/4?D?E/B 即當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B一定時(shí),流過直徑為D的管道內(nèi)的流體體積流量與電極兩端所測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)E的大小成正比. 3ZNE電磁流量計(jì)的故障分析 ZNE電磁流量計(jì)在運(yùn)行中產(chǎn)生的故障一般分兩類.一類為儀表本身故障,即儀表結(jié)構(gòu)件或元器件損壞引起的故障;另一類為外界原因引起的故障,如安裝不妥、流動(dòng)畸變、沉積、結(jié)垢或環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等.下面就幾種常見故障進(jìn)行分析. 3.1 周圍環(huán)境 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.對(duì)管道雜散電流干擾通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù).如管道有強(qiáng)雜散電流,須采取流量傳感器與管道絕緣的措施.空間電磁波干擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入,通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù). 3.2 流體方面 如果流體內(nèi)含有大量氣泡,會(huì)使信號(hào)輸出波動(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)生更大的波動(dòng);如果兩種電導(dǎo)率不同的混合液體在未均勻混合前即進(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). 3.3管道內(nèi)壁附著層 當(dāng)ZNE電磁流量計(jì)測(cè)含懸浮物較高或較臟的流體流量時(shí),污物容易附著在管道內(nèi)壁,使電極被覆蓋.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;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. 3.4 管道系統(tǒng)和安裝等方面 通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障.常見的有傳感器前直管段不符合要求,當(dāng)上游側(cè)泵或閥的工作狀態(tài)產(chǎn)生變化時(shí),流體產(chǎn)生擾動(dòng),影響到傳感器的測(cè)量狀態(tài);將流量傳感器安裝在易積聚潴留氣體的管網(wǎng)高點(diǎn);流量傳感器后無背壓,液體徑直排入大氣,形成其測(cè)量管內(nèi)非滿管;裝在自上向下流的垂直管道上,可能出現(xiàn)排空等原因. 3.5 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.雷電擊損壞儀表由三條引入途徑:電源線、傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線和勵(lì)磁線.不過引起故障的感應(yīng)瞬時(shí)高電壓和浪涌電流大部分是從控制室電源線路引入的(控制室其他儀表也常常同時(shí)出現(xiàn)雷擊事故),因此,設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施是非常重要的. 4 ZNE電磁流量計(jì)的組成 ZNE電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和電磁流量轉(zhuǎn)換器組成,并連接顯示、記錄、積算、調(diào)節(jié)儀表或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)成流量的測(cè)量系統(tǒng),如圖1所示. 電磁流量傳感器安裝在流體傳輸工藝管道上,用來將導(dǎo)電液體的流速(流量)線性地變換成感應(yīng)電勢(shì)信號(hào).電磁流量轉(zhuǎn)換器向傳感器提供工作磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流,并接受感應(yīng)電勢(shì)信號(hào),將流速(流量)信號(hào)進(jìn)行放大、處理并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)以及其他通訊信號(hào),供指示儀表、記錄儀表、調(diào)節(jié)儀表和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的遠(yuǎn)距離指示、記錄、積算、控制與調(diào)節(jié). 5 ZNE電磁流量計(jì)的故障現(xiàn)象與檢查 ZNE電磁流量計(jì)常見故障現(xiàn)象有:無流量信號(hào);輸出晃動(dòng);零點(diǎn)不穩(wěn);流量測(cè)量值與應(yīng)用參比值不符;輸出信號(hào)超滿度值等. 5.1 輸出晃動(dòng) ? 被測(cè)流體本身是波動(dòng)或脈動(dòng)的,非流量計(jì)自身的故障.這是流量計(jì)上游動(dòng)力源(如水泵)或下游閥門開度改變引起的波動(dòng),待工藝過程平穩(wěn)后輸出會(huì)穩(wěn)定下來. ? 管道未充滿液體或液體中含有氣泡.原因是傳感器下游無背壓或背壓不足,也可能是上游水泵吸入空氣,可在流量計(jì)下游側(cè)加裝U形彎并安裝排氣閥. ? 外界電磁干擾,干擾源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng).檢查傳感器接地是否良好,通常接地電阻要<10Ω(或100Ω);將電磁流量傳感器與其管道之間作電氣絕緣隔離;檢查傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)線是否良好屏蔽,電纜是否置于保護(hù)鋼管內(nèi);移近轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的距離,縮短連接電纜長度;排除強(qiáng)干擾源. 5.2無流量信號(hào)輸出 ? 檢查電源及連接電纜系統(tǒng)完好性.檢查轉(zhuǎn)換器電源、勵(lì)磁電流熔絲,或置換整個(gè)電源線路板.檢查連接勵(lì)磁系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)的電纜是否完好,接線端子是否松動(dòng),電纜屏蔽是否接好,屏蔽線是否接地,接點(diǎn)是否正確等情況. ? 檢查液體流動(dòng)方向和管內(nèi)流體充滿性.液體流動(dòng)方向必須與傳感器殼體上箭頭方向一致,如果管道內(nèi)流體不滿管,應(yīng)在流量計(jì)下游側(cè)加裝U形彎. ? 檢查傳感器完好性和測(cè)量管內(nèi)壁狀況.先檢查各接線端子和勵(lì)磁線圈的完好性.用萬用表測(cè)線圈電阻及線圈對(duì)地電阻,檢查線圈是否斷開或匝間短路,線圈及其端子絕緣是否下降.此類故障通常是由于儀表井進(jìn)水,使電氣接線盒浸水造成的,此時(shí)如能及時(shí)將水排掉,晾干接線端子,去掉銹跡,然后接好端子線,儀表還可恢復(fù)運(yùn)行.如果經(jīng)過嚴(yán)重的長期浸泡,傳感器的勵(lì)磁線圈將有可能被燒壞,儀表就不能修復(fù).然后再檢查測(cè)量電極接觸電阻,以判斷電極狀況. ? 轉(zhuǎn)換器故障.一般采用更換線路板來排除故障. 5.3 輸出信號(hào)超滿度值 ? 確認(rèn)故障位置.將轉(zhuǎn)換器兩信號(hào)輸入端子和功能地端子短路,觀察轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)是否到零.若能到零,則故障不在轉(zhuǎn)換器;若不能到零,則轉(zhuǎn)換器錯(cuò)誤. ? 傳感器或連接電纜故障.電極間無液體連通,電纜斷開或接線錯(cuò)誤都會(huì)造成信號(hào)回路斷開,使輸出超滿度. ? 轉(zhuǎn)換器方面故障.檢查轉(zhuǎn)換器儀表常數(shù)與各參數(shù)是否相符,并核對(duì)與傳感器是否配套,試換備用線路板檢查各單元線路故障. 5.4 流量測(cè)量值與應(yīng)用參比值不符 ? 轉(zhuǎn)換器設(shè)定值不正確.調(diào)出儀表菜單,檢查儀表常數(shù)、管道口徑和計(jì)量單位等設(shè)定值,調(diào)整轉(zhuǎn)換器零點(diǎn)和量程. ? 檢查管道充液狀況及是否含有氣泡. ? 未處理好信號(hào)電纜或使用過程中電纜絕緣下降. ? 傳感器上游流動(dòng)狀況不符合要求,直管段長度不夠. ? 傳感器極間電阻變化或電極絕緣下降. ? 所測(cè)量管系存在未納入考核的流入/流出值. 5.5 零點(diǎn)不穩(wěn)定 ? 管道未充滿液體或液體中含有氣泡. ? 主觀上認(rèn)為管道液體無流動(dòng)而實(shí)際上存在微小流動(dòng).其實(shí)不是ZNE電磁流量計(jì)故障,而是如實(shí)反映流動(dòng)狀況的誤解. ? 受雜散電流等外界干擾,傳感器接地不完善. ? 液體電導(dǎo)率變化或不均勻,在靜止時(shí)會(huì)使零點(diǎn)變動(dòng).因此,流量計(jì)位置應(yīng)遠(yuǎn)離注入藥液點(diǎn)或管道化學(xué)反應(yīng)段下游;若液體內(nèi)雜質(zhì)在測(cè)量管內(nèi)壁沉積,測(cè)量電極被覆蓋,也可能造成零點(diǎn)變動(dòng). ? 檢查信號(hào)線絕緣情況.先檢查信號(hào)電纜,再檢查接線端子,然后再檢查電極的絕緣電阻.當(dāng)管內(nèi)充滿液體時(shí),用萬用表分別測(cè)量每一電極與接地點(diǎn)之間的電阻,兩電極對(duì)地電阻之差應(yīng)在10~20%之間.放空測(cè)量管,電極與地之間的阻值必須在100MΩ以上. 6 總結(jié) 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,ZNE電磁流量計(jì)的生產(chǎn)工藝日趨成熟,儀表的防護(hù)等級(jí)越來越高,儀表的使用性能更加可靠,所以,目前情況來看,ZNE電磁流量計(jì)本身一般不發(fā)生故障. 因此,如果我們掌握了以上所述ZNE電磁流量計(jì)的各種類型的故障現(xiàn)象及其原因,在安裝和使用時(shí)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,就可以很輕松地對(duì)ZNE電磁流量計(jì)進(jìn)行使用和維護(hù)了. 參考文獻(xiàn) [1]ZNE電磁流量計(jì)使用說明書. [2]中國石化出版社出版的《電磁流量計(jì)》:54-65. 推薦產(chǎn)品.電磁流量計(jì),壓力變送器,孔板流量計(jì),V錐型流量計(jì),超聲波流量計(jì),渦街流量計(jì),渦輪流量計(jì),熱電偶.