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因安裝問題和現(xiàn)場情況導(dǎo)致的智能液體流量計(jì)故障的分析

點(diǎn)擊次數(shù):2002 發(fā)布時(shí)間:2021-01-02 05:57:55
摘要:本文主要講述了智能液體流量計(jì)故障類型,以及在丙烯酸裝置中因?yàn)榘惭b問題和現(xiàn)場情況導(dǎo)致的智能液體流量計(jì)故障的分析,從而幫助用戶對智能液體流量計(jì)安裝的有關(guān)問題能有更加深刻的認(rèn)識(shí)。
1、智能液體流量計(jì)原理與結(jié)構(gòu)
1.1概述
智能液體流量計(jì)(以下簡稱EMF)是利用法拉*電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,近年來**范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量儀表臺(tái)數(shù)的5%~6.5%。70年代以來出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式,逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式,儀表性能有了很大提高,得到更為廣泛的應(yīng)用。
1.2原理與機(jī)構(gòu)
EMF的基本原理是法拉*電磁感應(yīng)定律,即導(dǎo)體在磁場中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動(dòng),與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢,電動(dòng)勢的方向按“弗來明右手規(guī)則”,其值如下式:E=kBDV
式中:E---感應(yīng)電動(dòng)勢,即流量信號(hào),V;
k---系數(shù);
B---磁感應(yīng)強(qiáng)度,T;
D---測量管內(nèi)徑,m;
V---平均流速,m/s。
設(shè)液體的體積流量為,則式中:k---儀表常數(shù),k=4KB/πD。EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu),測量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流后產(chǎn)生磁場穿過測量管,一對電*裝在測量管內(nèi)壁與液體相接觸,引出感應(yīng)電勢,送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。
2、智能液體流量計(jì)故障類型
電磁流量汁運(yùn)行中產(chǎn)生故障的*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;*二類為外界原因引起的故障,如安裝不妥流動(dòng)畸變,沉積和結(jié)垢等。本文重點(diǎn)討論的是應(yīng)用方面和上述*二類外界原因的故障。按照故障發(fā)生時(shí)期分類,可分為:①調(diào)試期故障;②運(yùn)行期故障。調(diào)試期故障出現(xiàn)在新裝用后調(diào)試初期,主要原因是儀表選用或設(shè)定不當(dāng),安裝不妥等。運(yùn)行期故障足在運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn),主要原因有流體中雜質(zhì)附著電*襯里,環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。按故障外界源頭分析來自3個(gè)方面:①管道系統(tǒng)和安裝等方面引起的;②環(huán)境方面引起的;③流體方面引起的。來源①主要在調(diào)試期表現(xiàn)出來;來源②和③則在調(diào)試期和運(yùn)行期均會(huì)出現(xiàn)。
2.1調(diào)試期故障
本類故障在智能液體流量計(jì)初始裝用調(diào)試時(shí)就出現(xiàn),但一經(jīng)改進(jìn)排除故障,以后在相同條件下一般就不會(huì)再度出現(xiàn)。常見調(diào)試期故障主要有安裝不妥、環(huán)境干擾、流體特性影響3方面原因。
2.1.1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,常見的例如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,液體逕直排人大氣,形成其測量管內(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。
2.1.2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)可獲得滿意測量,但如遇管道有強(qiáng)雜散電流亦不一定能克服,須采取流量傳感器與管道緣絕的措施??臻g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),但也曾遇到屏蔽保護(hù)還不能克服。
2.1.3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量,唯所測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*遮蓋整個(gè)電*表面,使電*信號(hào)回路瞬時(shí)斷開,輸出信號(hào)將產(chǎn)生更大波動(dòng)。低頻(50/16Hz~50/6Hz)矩形波激磁智能液體流量計(jì)測量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*間電位)有差異,在混合未均勻前即進(jìn)入流量傳感器進(jìn)行流量測量,輸出信號(hào)亦會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。電*材質(zhì)與被測介質(zhì)選配不善,產(chǎn)生鈍化或氧化等化學(xué)作用,電*表面形成絕緣膜,以及電化學(xué)和*化現(xiàn)象等,均會(huì)妨礙正常測量。
2.2運(yùn)行期故障
經(jīng)初期調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后在運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障,常見故障原因有:流量傳感器內(nèi)壁附著層,雷電擊,環(huán)境條件變化。
2.2.1內(nèi)壁附著層
由于智能液體流量計(jì)測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,出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。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,形成測量誤差的隱性故障;若是高電導(dǎo)率附著層,電*間電動(dòng)勢將被短路;若是絕緣性附著層,電*表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會(huì)使儀表無法工作。
2.2.2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。雷電擊損儀表有3條引入途徑:電源線,傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號(hào)線和激磁線。然而從雷電故障中損壞零部件的分析,引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的,其他兩條途徑較少。還從發(fā)生雷擊事故現(xiàn)場了解到,不僅智能液體流量計(jì)出現(xiàn)故障,控制室中其他儀表電常常同時(shí)出現(xiàn)雷擊事故。因此使用單位要認(rèn)識(shí)設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施的重要性。
2.2.3環(huán)境條件變化
主要原因同上節(jié)調(diào)試期故障環(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。例如一臺(tái)接地保護(hù)并不理想的智能液體流量計(jì),調(diào)試期因無廠擾源,儀表運(yùn)行正常,然而在運(yùn)行期出現(xiàn)新干擾源(例如測量點(diǎn)附近管道或較遠(yuǎn)處實(shí)施管道電焊)干擾儀表正常運(yùn)行,出現(xiàn)輸出信號(hào)大幅度波動(dòng)。
3、丙烯酸裝置中智能液體流量計(jì)簡介及故障分析
3.1智能液體流量計(jì)簡介
丙烯酸裝置中采用的一種智能液體流量計(jì),其為智能液體流量計(jì)是基于數(shù)十年現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐研發(fā)的產(chǎn)品,不僅耐用,而且易于操作。可更換電*和電*粘污度診斷功能的結(jié)合大大提高了系統(tǒng)可維護(hù)性。LDE采用能消除流體噪音的“雙頻勵(lì)磁法”和為惡劣環(huán)境下使用新增的可選“增強(qiáng)型雙頻勵(lì)磁法”,確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和快速響應(yīng)。
3.2智能液體流量計(jì)的安裝問題
3.2.1直管段長度問題
為獲得正常測量精確度,電磁流量傳感器上游要有一定長度直管段,但其長度與大部分其他流量儀表相比要求較低。90°彎頭、T形管、全開閘閥后通常認(rèn)為只要離電*中心線(不是傳感器進(jìn)口端連接面)5倍直徑(5D)長度的直管段,不同開度的閥則需10D;下游直管段為2~3D或無要求;但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內(nèi)。各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長度亦不一致,這是由于為保證達(dá)到當(dāng)前0.5級(jí)精度儀表的要求。
3.2.2安裝位置和流動(dòng)方向問題
傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可,不受限制。但測量固液兩相流體*好垂直安裝,自下而上流動(dòng)。這樣能避免水平安裝時(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*軸線平行于地平線,不要處于垂直于地平線,因?yàn)樘幱诘夭降碾?易被沉積物覆蓋,頂部電*易被液體中偶存氣泡擦過遮住電*表面,使輸出信號(hào)波動(dòng)。
3.3強(qiáng)流束的干擾
丙烯酸裝置中,有一臺(tái)比較重要的智能液體流量計(jì),其安裝位置如圖1所示。智能液體流量計(jì)安裝在彎曲管道的底部位置,前后直管段長度均符合要求。但裝置投運(yùn)后,很長時(shí)間工作不正常。從DCS趨勢圖上看出流量波動(dòng)很大,趨勢圖雜亂,而經(jīng)反復(fù)檢查,儀表安裝,電*及接地均無問題。后又檢查工藝上游工業(yè)管道安裝的情況,主管道的流束由三股流束F1,F(xiàn)2,F(xiàn)3組成,其中F3來自一個(gè)高位槽,和智能液體流量計(jì)安裝位置標(biāo)高差了約20m。而D段管道長約1m,H段管道長約1.5m。F3流束從高位槽下來后,由于其巨大的位能轉(zhuǎn)還成動(dòng)能,使得F3未能和F1,F(xiàn)2混合好而直接穿過智能液體流量計(jì),也即有2種不同流束的流體穿過智能液體流量計(jì)。這股流束形成了對主流體的干擾,使智能液體流量計(jì)指示紊亂波動(dòng)。找到原因后,將智能液體流量計(jì)從A位置移到B位置,B位置距原管道彎曲部分約2m。改進(jìn)安裝位置后,這一難題終于得到解決。
3.4容器內(nèi)部局部阻力變化對流量的干擾
丙烯酸裝置內(nèi)有一臺(tái)智能液體流量計(jì),其原安裝位置如圖2所示。智能液體流量計(jì)其前后直管段長度及接地均符合要求,但是開車后流量示值一直跳動(dòng),且查不出來原因。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì),母液罐的攪拌器停止運(yùn)行后卻發(fā)現(xiàn)智能液體流量計(jì)示值穩(wěn)定了。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),此攪拌器示側(cè)壁安裝,且位置距智能液體流量計(jì)管線出口翻起的波浪改變了管道出口的阻力。智能液體流量計(jì)出口到容器壁的距離D1約1.5m,由于距離太短,攪拌波浪使管道出口的壓力波動(dòng),從而使智能液體流量計(jì)出口流速不穩(wěn),使智能液體流量計(jì)示值產(chǎn)生跳動(dòng)。后將智能液體流量計(jì)從A位置移到B位置,距原安裝約10m,智能液體流量計(jì)才得以正常運(yùn)行。
4、總結(jié)
丙烯酸裝置中,在智能液體流量計(jì)現(xiàn)實(shí)安裝中遇到了很多問題,經(jīng)過筆者不斷地學(xué)習(xí)和對有經(jīng)驗(yàn)師傅的請教,從而對智能液體流量計(jì)安裝的有關(guān)問題有了較為深刻認(rèn)識(shí)。

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