因安裝問題和（hé）現場情況導致的耐硝酸流量計故障（zhàng）的分析

摘要：本文主要講述了耐硝（xiāo）酸流（liú）量計故障類型，以（yǐ）及在丙烯（xī）酸裝置中因為安裝問題和現場情況導致的耐硝酸流量計故障（zhàng）的分析，從而幫助用（yòng）戶對耐硝酸流量計安裝的有關問（wèn）題能（néng）有更加深（shēn）刻的認識。
1、耐硝酸流量計原理與結構
1.1概（gài）述
耐硝酸流量計(以下簡稱EMF)是利用法拉*電磁感應定（dìng）律製成的一種測量導電液體體積流量的儀（yí）表。50年代初EMF實現了工業化應（yīng）用，近年來**範（fàn）圍EMF產量約占工業流量儀表台數（shù）的5%～6.5%。70年代以來出現鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應用的工頻交（jiāo）流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣（guǎng）泛的應（yīng）用。
1.2原理與機構
EMF的基（jī）本原（yuán）理是法拉（lā）*電（diàn）磁感應（yīng）定律，即導體在磁（cí）場中切割磁力線運動時在其兩端（duān）產生感（gǎn）應電動勢。導電性液體在垂直於磁場的非磁性測量管內流動，與（yǔ）流動方向垂直（zhí）的方向上產生與流量成比例的（de）感應電勢，電動勢的方向按“弗（fú）來（lái）明右手規則”，其（qí）值如（rú）下式：E=kBDV
式中：E---感應電（diàn）動勢（shì），即流量信號，V；
k---係數；
B---磁感應強度，T；
D---測量管內（nèi）徑，m；
V---平均流速，m/s。
設液體的體積流量為，則式中（zhōng）：k---儀（yí）表常數，k=4KB/πD。EMF由流量傳（chuán）感器和轉換（huàn）器兩大部分組成。傳感器典型結構，測量（liàng）管上（shàng）下裝有激磁線圈（quān），通激磁電流後產生磁場穿過測量管，一（yī）對（duì）電*裝在測（cè）量管內壁與（yǔ）液體相接觸，引出感應電勢，送到轉換器。激磁電流則由轉換器提供。
2、耐硝（xiāo）酸（suān）流量計故障類型（xíng）
電磁流量汁運行中產生（shēng）故障的*一（yī）類為儀表本（běn）身故障，即儀表結構件或元器件損壞引起的故障；*二類為外界原因引起（qǐ）的故障，如安裝不妥流動畸變，沉積和結垢等。本文重點（diǎn）討論的（de）是應用方麵和上述（shù）*二（èr）類外界原（yuán）因的故障。按照故障發生時期分類，可分（fèn）為：①調試期故障；②運行期故障。調試期故障出現（xiàn）在（zài）新裝用後調試初期，主要原因是儀（yí）表選用或設定不當，安裝不妥等。運行期故障足在運（yùn）行一段時期（qī）後出現，主要原因有流體中雜質附著電*襯裏，環境條件變化（huà）出現新幹擾源等。按故（gù）障（zhàng）外界源頭分析來自3個方麵：①管道係統和安裝（zhuāng）等方麵引起的；②環境（jìng）方麵引起的；③流體方麵（miàn）引起的。來源（yuán）①主要在調試期（qī）表現出來；來源②和③則在調試期和運行（háng）期均（jun1）會出現。
2.1調試期故障
本類故障在耐硝酸流量計初始裝（zhuāng）用（yòng）調試時就出現，但一經改（gǎi）進排除（chú）故障，以後在相同條件下一般就不會再度出現。常見調試期故障主要有安裝不（bú）妥、環（huán）境幹擾、流體特性影響3方麵（miàn）原因。
2.1.1管（guǎn）道係（xì）統和安裝等方（fāng）麵（miàn）
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確（què）引起的故障（zhàng），常（cháng）見的例如將（jiāng）流（liú）量傳感器安（ān）裝在易積聚瀦留氣體的（de）管網高點；流量傳感器（qì）後無（wú）背壓，液體逕直排人大氣（qì），形成其測量管內非滿管；裝在自上向下（xià）流的垂直管道上，可（kě）能出現排空等。
2.1.2環境方麵（miàn）
主要是管道雜散電流（liú）幹擾，空間電磁波幹擾，大電機磁場幹擾（rǎo）等（děng）。管道雜散（sàn）電流幹（gàn）擾通常采取良好（hǎo）單獨接地保護可獲得滿意測量，但（dàn）如遇管道有（yǒu）強雜（zá）散電流亦不（bú）一（yī）定能克服，須采取流量傳感器與管道緣絕的措施。空間電磁波幹擾（rǎo）一般經（jīng）信號電纜引入，通常采（cǎi）用單層或多層屏蔽予以（yǐ）保護，但（dàn）也曾遇到屏蔽（bì）保護還不能（néng）克服。
2.1.3流體方麵
液體含有均勻分（fèn）布細小氣泡通常（cháng）不影（yǐng）響正常測量，唯所測得體積流量是液體和氣體兩者之和；氣（qì）泡增（zēng）大會使輸出信號波動，若氣泡大到流過（guò）電*遮蓋整（zhěng）個電*表麵，使電*信號回路瞬時斷開，輸出信號將產生更大波動。低頻(50/16Hz～50/6Hz)矩形波（bō）激磁耐硝酸流量計（jì）測（cè）量（liàng）液體中含有固體（tǐ）超過（guò）一定（dìng）含量時將產生漿液噪聲，輸出信號亦會有一定（dìng）程度波動。兩種或兩（liǎng）種以上液體作（zuò）管道混合工藝時，若兩種液體電導率(或各自與電*間電位)有差異，在（zài）混合未均（jun1）勻前即進入流量傳感（gǎn）器進行流量測量，輸出信（xìn）號亦會產生波動。電*材質與（yǔ）被（bèi）測介質選配不善，產生鈍化或氧化等（děng）化（huà）學作用，電*表麵形成絕緣膜，以及電化（huà）學和*化現象等，均會妨礙（ài）正常測量。
2.2運行期（qī）故障
經（jīng）初期調試並正常運行（háng）一段（duàn）時期後在運行期間出現的故障，常見故障原因有：流量（liàng）傳感器內壁附著層，雷電（diàn）擊，環境條（tiáo）件變化。
2.2.1內壁附著層
由於耐硝酸流量計測量含有懸浮固相或汙髒體的機會遠（yuǎn）比其他流量儀表多，出現內壁附著層產生的故障（zhàng）概率也就相對較高。若（ruò）附著（zhe）層電導率與液體電導率相近，儀表還能正常輸出信號，隻是改變流通麵積，形成測量誤差的隱性故障；若是高電導率附著層（céng），電*間電動勢將被短路；若是絕緣性附著層，電*表麵被絕（jué）緣而斷開測量電路。後兩種（zhǒng）現象均會使儀（yí）表無法工作。
2.2.2雷電擊
雷電擊在（zài）線（xiàn）路中感應瞬時高電壓和浪湧電（diàn）流，進入（rù）儀表就會損壞儀表。雷（léi）電擊損儀表有3條引入（rù）途徑：電源線（xiàn），傳感器勺轉換（huàn）器（qì）間的流量信號線和激磁線。然（rán）而從雷電故障中損壞零部件的分析，引起（qǐ）故障的感應高電壓和（hé）浪湧電流大部（bù）分足從控製（zhì）室電源線路引入的，其他（tā）兩條途徑較少。還從發生雷擊（jī）事故現場了解（jiě）到，不僅耐硝酸流量計出現（xiàn）故障，控製室中其他儀（yí）表電常常同時（shí）出（chū）現雷擊事（shì）故。因此使用單位要認識設置控製室（shì）儀表電源線防雷設施的重要性。
2.2.3環境條件變（biàn）化
主要原因同上節調試（shì）期故障環境（jìng）方麵，隻是幹擾源不在調試期出現而在運行期間（jiān）再介（jiè）入的。例（lì）如（rú）一台接地保護（hù）並不理想的耐（nài）硝酸流量計，調試期因無廠擾源，儀表運行正常，然而在（zài）運行（háng）期出現新（xīn）幹擾源(例如測量點附近管道或較遠（yuǎn）處實施管道電（diàn）焊)幹擾儀（yí）表正常運行，出現輸出信號大幅度波動。
3、丙烯酸裝置中耐硝酸（suān）流量計簡介（jiè）及故障分（fèn）析
3.1耐硝酸流量計（jì）簡介（jiè）
丙烯酸裝置中采用（yòng）的一種耐硝酸流量計，其為（wéi）耐硝酸流量計（jì）是（shì）基於數十年現場經驗實踐研發的（de）產品，不僅耐用，而且易於操作。可更換電*和電*粘汙度診斷功能的（de）結合大大提高了（le）係統可維護性。LDE采（cǎi）用能消除流體（tǐ）噪音（yīn）的“雙頻勵磁（cí）法”和為惡劣環境下使用新（xīn）增的可選“增（zēng）強型（xíng）雙頻勵磁法（fǎ）”，確保（bǎo）係統穩定性和快速響應。
3.2耐硝酸流（liú）量計的安裝問（wèn）題
3.2.1直管段長（zhǎng）度問題
為獲得正常測量（liàng）精確度，電磁（cí）流量傳感器上遊（yóu）要有一定（dìng）長度直管（guǎn）段（duàn），但（dàn）其長度與（yǔ）大部分其他流量儀表相比要求較低。90°彎頭、T形管、全開閘（zhá）閥後通常認為隻要離電*中心線(不（bú）是傳感器進口端（duān）連（lián）接麵)5倍直徑(5D)長度的（de）直（zhí）管段，不同開度的閥則需10D；下遊直管（guǎn）段為2～3D或無要求；但要防止蝶閥（fá）閥片伸入到傳感器測量管內。各（gè）標準或檢定規（guī）程所提出（chū）上下遊直管段長度亦不一致，這是（shì）由（yóu）於為保證達到當前0.5級精度（dù）儀表的要求（qiú）。
3.2.2安裝位置和流動方向問題
傳感（gǎn）器安（ān）裝方向水平、垂直或傾斜均可，不受限製。但測量固液兩相流體*好（hǎo）垂直安裝，自下而上流動。這樣能避免水平安裝時（shí）襯裏下（xià）半部局部磨（mó）損嚴重，低流速時固相沉澱等缺點。水平安裝時要使電*軸線平行於（yú）地平線，不要處於垂直於地平線，因（yīn）為處於地步的電*易被沉（chén）積物覆蓋，頂部電*易被液體中偶存氣泡擦過遮住電*表麵，使輸出信號波動。
3.3強流束的幹（gàn）擾
丙烯（xī）酸裝置（zhì）中，有一台比較重（chóng）要的耐硝酸（suān）流量計，其安裝位置如圖1所示（shì）。耐硝（xiāo）酸流（liú）量計（jì）安裝在（zài）彎曲管道（dào）的底部位置，前後（hòu）直（zhí）管段長度均符合要求。但裝置投運後，很長時間工作不（bú）正常。從DCS趨勢圖上看出流量波動很大，趨勢圖雜（zá）亂，而經反複檢查（chá），儀（yí）表安裝，電*及接地均無問題。後又檢（jiǎn）查工（gōng）藝上遊工業管道安裝的情況，主管道的（de）流束由三股流束F1，F2，F3組成，其中F3來自一個高位槽，和耐硝酸流量計安裝位置標高差了約20m。而D段管道（dào）長約1m，H段管道長約1.5m。F3流束從高位槽下來後，由於其巨大的位能轉還成動能，使得F3未能和F1，F2混（hún）合好而直接穿過耐硝酸流量計，也即有2種（zhǒng）不同流束的流體穿（chuān）過（guò）耐（nài）硝酸流量計（jì）。這股流束形成了對主流體的幹擾，使耐硝酸流量計指示紊亂波（bō）動。找到原因後，將耐硝酸流量計從A位置移到B位置，B位置距原管道彎曲部分約2m。改進安裝位置後，這一（yī）難題終於得到解決。
3.4容器內部局部阻（zǔ）力變化對流量的幹擾
丙（bǐng）烯酸（suān）裝置內有一台耐（nài）硝酸流量計，其原（yuán）安（ān）裝位置如圖2所示。耐硝酸流量計其前後直管（guǎn）段長度及接地（dì）均符合要（yào）求，但是開車後流量示值一直跳動，且查不出來原因。一個偶（ǒu）然的機會，母液罐的攪拌器停止運行後卻（què）發現耐硝酸流量計示值穩定了。經檢查發現，此攪拌器示側壁安裝，且位置距耐硝酸流量計管線出口（kǒu）翻起（qǐ）的（de）波浪改（gǎi）變了管道出口（kǒu）的阻力。耐硝（xiāo）酸（suān）流量計（jì）出口到容器壁的距離D1約1.5m，由於距離太短，攪拌波浪（làng）使管道出口（kǒu）的壓力波動（dòng），從而使耐（nài）硝（xiāo）酸（suān）流量計出口流（liú）速不穩，使耐（nài）硝酸流量計示值產生跳（tiào）動。後將耐硝酸流量計從A位置移到B位（wèi）置，距原安裝約10m，耐硝酸流量計才得以正常運（yùn）行（háng）。
4、總結
丙（bǐng）烯酸裝置中（zhōng），在耐硝酸流（liú）量計現實安裝中遇（yù）到了（le）很多（duō）問題，經過（guò）筆者不斷地學習和對有經驗師傅的請教，從而對耐硝酸流量計安裝的有關問（wèn）題有了較為深刻認識。

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