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醋酸生產(chǎn)中電磁流量計使用與故障處理 流量計是如何工作的

時間:2020-08-05    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
摘 要:醋酸生產(chǎn)工藝具有高溫、強(qiáng)腐蝕性的特點(diǎn),腐蝕介質(zhì)種類多,腐蝕環(huán)境復(fù)雜,為滿足計量需要,大多數(shù)的醋酸裝置采用電磁流量計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的流量計,對電磁流量計在測量過程中出現(xiàn)的故障,進(jìn)行分析并提出一些日常維護(hù)方法。
關(guān)鍵字:電磁流量計;計量;
故障
醋酸裝置中很多都采用孔板、渦街、渦輪、橢圓齒輪等流量測量儀表。這些流量計有很多不足之處:容易磨損、被介質(zhì)腐蝕后泄漏、壽命短、維護(hù)工作量大,很難滿足生產(chǎn)要求[1]。隨著裝置的技改采用新型的電磁流量計代替設(shè)計的的流量計。這一改動不但滿足了醋酸生產(chǎn)工藝要求又很大程度的降低了投資、減小了維護(hù)強(qiáng)度。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了非常理想的效果。
1 電磁流量計的種類
電磁流量計可有多種分類,按勵磁方式分類、按傳感器和轉(zhuǎn)換器的組成分類、按連接方式分類按傳感器與管道的連接方式分類,也可按用途分類,本文主要介紹按勵磁方式的分類。
1)直流勵磁型。這種電磁流量計數(shù)量很少,只用于測量液態(tài)金屬流量,如常溫下的汞和高溫下的液態(tài)鈉、鉀等。
2)交流工頻勵磁型。較早期的電磁流量計用50Hz工頻市電勵磁,由于易受電磁干擾和零點(diǎn)漂移等原因,現(xiàn)已逐漸被低頻矩形勵磁所代替。但在測量泥漿、礦漿等液固兩相流時,低頻矩形波勵磁方式由于不能克服固體擦過電極表面產(chǎn)生的尖峰噪聲,而工頻交流勵磁的儀表則不存在這一缺點(diǎn),所以國內(nèi)外尚有一些電磁流量計仍采用交流勵磁方式。
3)低頻矩形波勵磁型。用于低頻矩形波勵磁方式功耗小,零點(diǎn)穩(wěn)定,是目前電磁流量計的主要勵磁方式。其波形有“正-負(fù)”二值和“正-零-負(fù)-零”三值兩種。有的電磁流量計勵磁頻率可以由用戶設(shè)定,一般小口徑儀表用較高頻率,大口徑儀表用較低頻率。
4)雙頻勵磁型。勵磁電流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波,主要為克服二值矩形波勵磁存在的漿液噪聲和流動噪聲,提高儀表的穩(wěn)定性和響應(yīng)特性。
2 電磁流量計的特點(diǎn)
電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種流量測量儀表,用于測量管道中導(dǎo)電液體體積流量。由于電磁流量計的部件沒有轉(zhuǎn)動部分,也沒有阻礙流體流動的部件,因此幾乎沒有壓力損失;被測液體只與電磁流量計的管道襯里和電極相接觸,因此只要電極和襯里材料選擇合理,因此具有很好的耐腐蝕、耐磨損性能[2];安裝方便水平、垂直、傾斜均可安裝;測量精度高,可以達(dá)到0.5%;量程比大,一般為1:20。
3 電磁流量計的故障分析
電磁流量計在運(yùn)行中會由于各種故障的發(fā)生會造成測量不準(zhǔn)的現(xiàn)象,一般在運(yùn)行中電磁流量計產(chǎn)生的故障大概可分為兩類。一類為流量計本身故障,元器件損壞引發(fā)的故障;一類為外界條件的改變引起的故障,例如安裝的不合理造成流動畸變,沉積和結(jié)垢等。
3.1 介質(zhì)中含有氣泡出現(xiàn)測量故障
介質(zhì)從外界吸入氣體或者介質(zhì)中溶解氣體轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡是液體中產(chǎn)生泡狀氣體的兩種途徑。如果介質(zhì)中存在較大的氣泡,當(dāng)氣泡通過電極時整個電極就被遮蓋,使流量信號輸人回路瞬時開路,從而輸出信號就會出現(xiàn)波動。判斷造成這種波動原因的可以這樣做,將磁場的回路電流切斷,切斷后如果流量計還有顯示并且還處于波動狀態(tài),證明介質(zhì)中存在氣泡會造成電磁流量計波動。用指針式萬用表測量電磁流量計電極電阻,會發(fā)現(xiàn)電磁流量計電極的回路電阻要高于正常時的電阻值。
若是由于電磁流量計安裝位置所的造成空氣進(jìn)入被測介質(zhì),如果由于在管系高點(diǎn)安裝電磁流量計而貯留氣體,或由于外界吸入空氣引起的流量計波動,則需要更換電磁流量計安裝位置改裝在管線最低點(diǎn)安裝,或者采用U型管安裝。但是有些情況由于電磁流量計口徑較大或者安裝的位置不易改變,可以采取在流量計上游安裝集氣包和排氣閥來解決這種情況[3]。
3.2 介質(zhì)非滿管
在日常生產(chǎn)中偶爾會有非滿管現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以看做是液體中含有氣泡的典型情況。當(dāng)電極水平面低于介質(zhì)液面時,流量計前后采用直管段比較理想,測量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。但是管內(nèi)上半部的氣體體積也被算成介質(zhì)流量,因此這種情況下得測量誤差較大;當(dāng)電極水平面高于介質(zhì)液面時,電磁流量計的測量回路處于開路狀態(tài),所測量的數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真。處理這種介質(zhì)非滿管所產(chǎn)生的故障可有如下辦法:盡量在自下而上流動的垂直管道上安裝電磁流量計;實(shí)際生產(chǎn)中需要電磁流量計水平安裝,這種情況下應(yīng)該安裝在管道的最低端,并將且電磁流量計的電極軸線于地平線平行,(不然沉積物會覆蓋處于低位的電極);為了避免測量管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,應(yīng)該將流量計的傳感器安裝在泵的下游、控制閥的上游;流量計傳感器的安裝口應(yīng)有一定的背壓,并且應(yīng)遠(yuǎn)離直接排放口[4]。
但是,較為重要的還是電磁流量計在安裝時可以禁止出現(xiàn)介質(zhì)非滿管的情況。
3.3 電磁流量計電極被腐蝕
由于在醋酸生產(chǎn)的過程中會接觸到一些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì),所以當(dāng)電磁流量計的電極材料選擇不當(dāng)時,介質(zhì)會腐蝕流量計的電極,最終導(dǎo)致傳感器失效。因此會出現(xiàn)流量計輸出波動。只有當(dāng)電極被腐蝕后出現(xiàn)流量計故障我們才能發(fā)現(xiàn)電極材料不耐腐蝕,這種材料本身性能問題使用之前是無法辨別的。因此只有更換新的電極來解決此種故障。所以電極腐蝕故障判斷處理都屬于事后維護(hù)處理的方法。
3.4 待測液體性質(zhì)導(dǎo)致測量故障
如果被測介質(zhì)電導(dǎo)率降低,電極的輸出阻抗會增大,這時轉(zhuǎn)換器輸入的阻抗就會引起負(fù)載效應(yīng),流量計就會產(chǎn)生測量誤差。如果電磁流量計出現(xiàn)這個故障則只有選用滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計,或者選用孔板流量計等其它原理的流量計。
3.5 流量計的電極結(jié)垢或電極短路造成的測量故障
當(dāng)被測液體中含有金屬時,流量計的電極容易發(fā)生短路現(xiàn)象,這時流量計的測量值明顯偏小或趨于零。在日常生產(chǎn)運(yùn)行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的。當(dāng)測量高粘度介質(zhì)時,由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁,若被測液體電導(dǎo)率低于附著的介質(zhì)電導(dǎo)率時,電極的信號電勢就會被沉淀分流從而不能正常工作,出現(xiàn)電極短路現(xiàn)象;如果沉淀的介質(zhì)是非導(dǎo)電層,會造成電極開路流量計也不能正常工作。若氧化鐵銹層附著于襯里管壁,或者主要成分是金屬的沉淀物,其電導(dǎo)率大于液體電導(dǎo)率,實(shí)際流量值會高于流量計測得的流量值;若沉淀物是碳酸鈣等水垢層,則被測液體的電導(dǎo)率高于沉淀物的電導(dǎo)率,結(jié)果測得的流量值會小于實(shí)際的流量。
為了防止流體中的沉淀物影響流量計的工作,流量計的電極選用不易附著突出的尖形或半球形,并且可以更換式或者刮刀式清垢電極等。選用刮刀式電極可定期手動刮除傳感器外的塵垢?;蛘咭部梢詫y量電路暫時斷開,通以短時間的低壓大電流在電極間,焚燒清除油脂類沉淀物。也可采用提高液體流速的辦法來清掃管壁的附著層。
3.6 待測介質(zhì)的非對稱流動
在正常生產(chǎn)的情況下,管道內(nèi)流體的流速是軸對稱分布,磁場均勻。 而實(shí)際管道中流體的非軸對稱流速分布經(jīng)常出現(xiàn),此時,流體流向可分成沿管道軸線的直線流,待測液體的體積流量就是它對管道橫截面的積分;另一種則是旋渦流。由于旋渦流的出現(xiàn)對傳感器的輸出產(chǎn)生影響,流量計就會產(chǎn)生誤差[5]。為了消除旋渦流對流量計傳感器的影響;流量計的上游應(yīng)該有足夠長的直管段,才能使流體的流速按同心圓分布;流量計附近的管道內(nèi)徑應(yīng)與流量計內(nèi)徑相同,這樣才會使流速分布均勻;不然可用安裝流量調(diào)節(jié)器來部分補(bǔ)償上游直管段的不足。
3.7 流量計襯里變形導(dǎo)致測量波動
流量計的襯里一般都采用氟塑料,這樣流量計的襯里非常容易發(fā)生變形,出現(xiàn)計量故障的現(xiàn)象。襯里發(fā)生變形的主要原因有兩種:一氟塑料襯里滲透進(jìn)蒸汽發(fā)生熱擴(kuò)散現(xiàn)象,通常襯里材料、厚度、內(nèi)外的溫差以及流體和蒸汽的類型、管道壓力等諸多因素決定了滲透的程度;二是取決于氟塑料襯里材料的本身的工藝結(jié)構(gòu),一般采用聚四氟乙烯作為氟塑料襯里材料,聚四氟乙烯材料無粘結(jié)力僅靠壓貼與管壁結(jié)合,所以負(fù)壓管道不采用此種材質(zhì)[6]。
為了防止襯里變形,我們一般采取以下措施:增加法蘭和線圈盒之間的隔熱厚度,降低流體溫差減小熱擴(kuò)散,使襯里內(nèi)外溫差最大程度上得到改善,這樣就可以降低滲透率減緩測量管壁內(nèi)蒸汽的凝聚;此外,將聚四氟乙烯襯里厚度加厚或者更換另外形式的襯里。
3.8 外部電磁的干擾
在生產(chǎn)現(xiàn)場存在著管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場等干擾源。電磁流量計的流量信號很小,非常容易被外界電磁干擾,而影響了電磁流量計的正常工作。所謂的電場干擾是指,流量計測量管內(nèi)的電勢平衡被噪聲破壞后出現(xiàn)輸出信號波動異常。
為了減少外部磁場對流量計的干擾,我們要在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源的位置安裝電磁流量計傳感器。另外采取增強(qiáng)屏蔽措施來防止強(qiáng)電場的干擾等。也可以將電磁流量傳感器與管道的連接處做絕緣處理。
3.9 其他原因引起的故障
1)雷電打擊。電磁流量計在受到雷擊后容易在線路中感應(yīng)出高電壓和電流,損壞流量劑。
2)環(huán)境條件變化。一旦流量計的工作環(huán)境條件變化,運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源,儀表的正常工作就會被干擾,流量計的輸出信號就會出現(xiàn)波動。
4 結(jié)束語
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,電磁流量計的設(shè)計,新材料的應(yīng)用,其生產(chǎn)工藝越來越成熟,對儀表的防護(hù)等級也日漸提高,電磁流量計使用性能更加穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn),電磁流量計的自身很少出現(xiàn)故障。因此,只要我們對電磁流量計發(fā)生的各種類型的故障及其產(chǎn)生原因進(jìn)行深刻分析,并且嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝和使用,就可以輕松的對電磁流量計進(jìn)行日常維護(hù)了。
參考文獻(xiàn):
[1]樂嘉謙,儀表維修工,化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
[2]粱國偉、蔡武昌,流量測量技術(shù)及儀表[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[3]蔡武昌,電磁流量計[M].北京:中國石化出版社,2004.
[4]石海林等,電磁流量計常見故障檢測判別及其解決辦法[J].自動化儀表,2005.
[5]蔡武昌,電磁流量計使用中常見和罕見故障例[J].自動化儀表,2001.
[6]舒歡等,電磁流量計電極與勵磁線圈不對稱誤差分析[J].計量技術(shù),2005.



    流量計在使用過程中,常從前期流量計測量或別的參數(shù)流量測量對比,來判斷流量計測量是否精確,但是流量計在流量規(guī)范設(shè)備上校驗(yàn),除少數(shù)是流量計儀表自身設(shè)置問題(如調(diào)試設(shè)定過錯)外,現(xiàn)場實(shí)際證明大多數(shù)流量儀表都是正常工作的。究其測量誤差因素一般大多數(shù)屬流量計設(shè)備安置不當(dāng)和管道內(nèi)介質(zhì)中混有異相物(如氣體中有凝聚液滴,液體中混進(jìn)氣泡)等構(gòu)成運(yùn)用方面的誤差。

    第一、流量計操作不善和安置不當(dāng)?shù)牟涣荚O(shè)備:

    1)規(guī)范孔板的銳角未裝在迎流面。

    2)外表與管道間密封襯墊內(nèi)徑Dg小于管道內(nèi)徑Dp和外表內(nèi)徑Dm而發(fā)作束流。Dg應(yīng)略大于Dm,如Dg

    3)密封墊片偏離未對準(zhǔn)基地。密封襯墊設(shè)備偏離,遮住了有些流轉(zhuǎn)面積,使速度散布嚴(yán)重畸變不對稱。由于不對稱活動發(fā)作在流量傳感器進(jìn)口,即上游直管段長度為零,會對差壓式、渦輪式、渦街式、超聲式,靶式、電磁式等外表帶來丈量差錯。例如DN50mm電磁流量計襯墊偏離10mm,丈量差錯高達(dá)4%~10%。

    4)流量計處于錯誤的流體方向。

    5)將關(guān)于振蕩攪擾靈敏的流量計設(shè)備在有振蕩的管道上。

    6)短少必要的防護(hù)性配件。

    這些缺點(diǎn),是盡人皆知或外表制造廠提出應(yīng)當(dāng)防止的。但是因操作人員未經(jīng)嚴(yán)格訓(xùn)練,缺少常識而未得到重視,這類失誤層出不窮。

    密封墊片內(nèi)徑過小或設(shè)備偏離盡管對容積式、浮子式、科里奧利質(zhì)量式等外表的流量值沒有影響或影響極小,但會添加額定的壓力丟失。

    第二、流量計上游擾動源:

    上游的擾動源有螺旋式焊縫管和各類阻流管件(如彎管、異徑管、支管和閥)。按擾動流類型分為兩類,第1類速度散布有畸變和有二次活動;第2類除速度散布畸變和二次活動外,還有旋渦。各類管件中遇到較多的是彎管和各種彎管組合(好像平面雙彎管和立體雙彎管)。各類流量外表對上游活動擾動的靈敏程度紛歧,因此要提出各自的設(shè)備請求。    依據(jù)擾動流類型分類的各種管件

    在各類流量外表中,節(jié)省差壓式外表對節(jié)省件上下流直管段長度請求的實(shí)驗(yàn)做得較為完善,典型阻流件對比老練的成果現(xiàn)已在國際規(guī)范ISO5167中作出了規(guī)則。別的各類流量外表至今沒有到達(dá)如此老練的程度;不管是規(guī)范規(guī)范仍是制造廠運(yùn)用說明書供給的數(shù)據(jù),都不及節(jié)省差壓式流量外表完善,有時只能起參閱作用。





渦街流量計 的安裝技巧:

1.渦街流量計只能單向測量,安裝時注意保證介質(zhì)流量方向與流量計箭頭所示方向一致。

2.渦街流量計較佳安裝方式為豎直安裝,介質(zhì)自下而上通過流計。即將流量計安裝在豎直管道上,流量方向?yàn)樽韵孪蛏稀?br />
3.水平安裝時,必須將流量計裝在整個系統(tǒng)的高壓區(qū),并保證相應(yīng)的出口壓力;不要安裝在管路的最高點(diǎn),因最高點(diǎn)往往氣體積聚,管道非滿,出口不可直接放空。

4.測高溫流體時,盡量采用豎直安裝方式;若不得不水平安裝,請將流量計的變送器部分豎直向下,或水平側(cè)裝,避免溫度過高;注意安裝位置處空氣流動或通風(fēng)良好。

5.直管段要求:至少保證流量計前15倍管徑,流量計后5倍管徑。如流量計前有彎頭,縮進(jìn),擴(kuò)大等干擾源,則需保證流量計前30–40倍的管徑,流量計后6倍管徑。流量計應(yīng)安裝于調(diào)節(jié)閥,壓力或溫度傳感器的上游。

6.安裝時注意管道口徑應(yīng)略大于或等于儀表的內(nèi)徑。

7.使用密封圈時,注意密封圈內(nèi)徑應(yīng)略大于或等于儀表的內(nèi)徑,密封圈中心位于管道中心。

電纜入口密封

儀表電氣連接時,必須注意進(jìn)線孔的密封。必須根據(jù)儀表電纜入口型號選擇相應(yīng)的密封接口(M20Χ1.5;1/2”NPT;G1/2”),并正確、緊密地安裝。沒有密封接頭,或安裝馬虎,達(dá)不到密封效果,是儀表損壞的較為常見原因之一。

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