摘要:根據(ju)海洋石油(you)平台和電(dian)磁流量計(ji)
的應用經(jing)驗，分析電(dian)磁流量計(ji)工作特性(xing)，對電磁流(liu)量🥵計的安(an)裝和常故(gu)障進行分(fen)析診斷。
0引(yin)言
流量是(shi)工業生産(chan)過程中常(chang)用的過程(cheng)控制參數(shu),流量計量(liang)的正确與(yu)否将對企(qi)業的成本(ben)核算、能源(yuan)消耗等重(zhong)要指标的(de)正确計算(suan)及可信度(du)産生影響(xiang),因此,選擇(ze)高質量、運(yun)行穩定、計(ji)量正确的(de)流量儀表(biao)是至關重(zhong)要的。在衆(zhong)多流量儀(yi)表中,電磁(ci)流量計是(shi)發✂️展較快(kuai)的流量檢(jian)測儀表,它(ta)具有反應(ying)🌍靈敏、線性(xing)好、精确度(du)高的特✊點(dian),以及在測(ce)量過程中(zhong)不受被測(ce)介質溫度(du)、密度、黏度(du)、壓力等因(yin)素影響的(de)優點,尤其(qi)是在液體(ti)測量上優(you)勢突出,能(neng)測量其他(ta)流量計不(bu)易正确測(ce)量的流體(ti)，如污水、泥(ni)漿、礦漿及(ji)腐蝕性流(liu)體等,所以(yi)電磁流量(liang)🈚計已成爲(wei)液體流量(liang)測量儀表(biao)。
電磁流量(liang)計的測量(liang)原理主要(yao)是利用導(dao)電介質通(tong)過流量計(ji)❗時切割電(dian)極産生磁(ci)場，進而在(zai)電極兩端(duan)産生電壓(ya)來測量介(jie)質流速的(de)。該方法在(zai)正常情況(kuang)下不受介(jie)質密度、黏(nian)度、溫度的(de)影響,其顯(xian)著特點是(shi)該流量計(ji)無阻礙流(liu)㊙️體流動的(de)部件,對流(liu)體幾乎無(wu)阻力,但這(zhe)種流量計(ji)對外界的(de)電磁千擾(rao)很敏感,需(xu)要良好地(di)接地♈、屏蔽(bi)外界電磁(ci)場等[1。根據(ju)在流量室(shi)工作的經(jing)驗,對電磁(ci)流量💔計在(zai)标定和使(shi)用中遇到(dao)🎯的各種問(wen)題進行分(fen)析總結。
1電(dian)磁流量計(ji)的安裝
電(dian)磁流量計(ji)從結構上(shang)講,主要由(you)傳感器和(he)變送器組(zu)成。傳感㊙️器(qi)安裝在工(gong)業過程管(guan)道上,其作(zuo)用是将🌂流(liu)進管道🏃🏻♂️内(nei)的液體體(ti)積流量值(zhi)線性地變(bian)換成感💚應(ying)電勢信号(hao),并通過傳(chuan)輸線将此(ci)信号送到(dao)轉換器。變(bian)送器安裝(zhuang)在離傳感(gan)器不太🙇🏻遠(yuan)的地方,它(ta)将傳感器(qi)送來的流(liu)量信号放(fang)大,并轉換(huan)成與⁉️流量(liang)信号成正(zheng)比的标準(zhun)電信号輸(shu)出,以進行(hang)顯示、累積(ji)和調節控(kong)制。
1.1傳感器(qi)的安裝
傳(chuan)感器在管(guan)線上的安(an)裝過程中(zhong)應注意以(yi)下幾點:
(1)安(an)裝環境:平(ping)台常用的(de)電磁流量(liang)計傳感器(qi)的外殼需(xu)要防水防(fang)爆,對安裝(zhuang)場所的要(yao)求是:①當測(ce)量介質爲(wei)多相流體(ti)時🔞,應選擇(ze)不會引起(qi)相分離的(de)安裝場所(suo);②場所内的(de)測量管線(xian)内不應有(you)負壓;③避免(mian)安裝在🍉電(dian)動機、變壓(ya)器等強電(dian)設備附近(jin)，以免引起(qi)電磁場幹(gan)擾;④避免安(an)裝在周圍(wei)有強腐蝕(shi)性氣本的(de)場所;⑤環境(jing)溫度一般(ban)應⚽在-25℃~60℃範圍(wei)内,盡可能(neng)避免陽光(guang)直射;⑥安裝(zhuang)在無振❌動(dong)或振動小(xiao)的場所，如(ru)果振動過(guo)大,則應在(zai)傳感器前(qian)、後的管道(dao)加固定支(zhi)撐,如圖1所(suo)示;⑦環境相(xiang)對濕度❄️一(yi)般應在10%~90%的(de)範圍内[臼(jiu);⑧安裝流量(liang)計的場🚶♀️所(suo)因盡量避(bi)免雨水潮(chao)濕。
(2)流量計(ji)安裝所需(xu)直管段長(zhang)度:一般情(qing)況下,對于(yu)90°彎頭.T形三(san)通、異徑管(guan)、全開閥門(men)等流動阻(zu)力件,離傳(chuan)感器電極(ji)軸✔️中心♊線(xian)(不是傳感(gan)器進口端(duan)面)應有3D~5D(D爲(wei)管直徑)的(de)直管段長(zhang)度;對于不(bu)同㊙️開度的(de)閥門,則要(yao)求有10D的直(zhi)管段長度(du);傳感器後(hou)一般應有(you)2D以上的直(zhi)管🐉段長度(du),如圖2所示(shi)。當閥門不(bu)能全開時(shi),需使閥門(men)截流方向(xiang)與傳💘感器(qi)電極軸成(cheng)45°安裝,便可(ke)以減小誤(wu)差。但各規(gui)程《電磁流(liu)量計檢定(ding)規程》和💔标(biao)準《國家計(ji)量技術規(gui)範》、《流量測(ce)量技術及(ji)儀表》所提(ti)出的上、下(xia)遊直管段(duan)的長度亦(yi)不--緻,統計(ji)結‼️果是前(qian)直管段在(zai)5D~10D,後❗直管段(duan)在2D~5D範圍内(nei)。
(3)管線(xian)上流量計(ji)的安裝方(fang)式和介質(zhi)流向[3}:傳感(gan)器的👣安裝(zhuang)可以采用(yong)傾斜、豎直(zhi)、水平方式(shi),如圖3所示(shi)。其中,(a)和(b)爲(wei)✊良好的安(an)裝位置。
水(shui)平安裝時(shi),傳感器電(dian)極軸必須(xu)水平安置(zhi),這樣可以(yi)防止由🧑🏽🤝🧑🏻于(yu)流體所夾(jia)帶的氣泡(pao)而産生的(de)電極短時(shi)間🌐絕緣,也(ye)可以防止(zhi)電極被流(liu)體中沉積(ji)物覆蓋,不(bu)應将傳感(gan)器安裝在(zai)最高點,以(yi)免有氣體(ti)積聚。圖3中(zhong)(c)安裝在管(guan)系最高處(chu)，爲不良的(de)安裝位置(zhi),應予以避(bi)免。
垂(chui)直安裝時(shi),應使流動(dong)方向向上(shang)，這樣可在(zai)無流量👌或(huo)流量很👌小(xiao)時使流體(ti)中所夾帶(dai)的較重的(de)固體顆粒(li)下沉,而使(shi)較輕的脂(zhi)肪類物質(zhi)上升離開(kai)傳感器極(ji)區。測量泥(ni)漿、礦漿等(deng)液固二相(xiang)流時💃,垂直(zhi)安裝可以(yi)避免固‼️相(xiang)沉澱和傳(chuan)感器襯裏(li)的不均勻(yun)磨損。圖🏃♀️3中(zhong)(d)安裝在一(yi)向下管道(dao)出口處,爲(wei)不良的安(an)裝位置,應(ying)予以避免(mian)。
傳感器安(an)裝處應具(ju)有一定背(bei)壓,圖3中(e)位(wei)置傳感器(qi)出口直☂️接(jie)排🔆空,易造(zao)成測量管(guan)内液體非(fei)滿管,爲不(bu)良的安裝(zhuang)💋位置,應予(yu)以避免。
爲(wei)避免傳感(gan)器内産生(sheng)負壓，傳感(gan)器應安裝(zhuang)在泵的🔱後(hou)🔴面,而不應(ying)該安裝在(zai)泵的前面(mian)。圖3中(f)爲不(bu)良安裝位(wei)置。
(4)接地:爲(wei)測量正确(que)和電極不(bu)會發生電(dian)流腐蝕，電(dian)磁流量🈲傳(chuan)感☔器🍉必須(xu)單獨接地(di),并使傳感(gan)器和流體(ti)大約處于(yu)相同的⭕電(dian)位。分離💋型(xing)電磁流量(liang)計原則上(shang)接地應在(zai)🛀傳感器側(ce),轉換🛀器接(jie)地應在同(tong)一接地點(dian)。在大多數(shu)情況下,傳(chuan)感器的内(nei)裝參比電(dian)極或金屬(shu)管能确保(bao)所需的電(dian)位平衡。因(yin)此,可以通(tong)過内裝的(de)參比電極(ji)和金屬.管(guan)中的流體(ti)接地,将傳(chuan)感器的接(jie)地❤️片與接(jie)地線相連(lian)4。如果傳感(gan)器安裝💛于(yu)帶陰極腐(fu)蝕🔅保護管(guan)道上,除了(le)傳感器和(he)接地環一(yi)🌂起接地外(wai),還要用粗(cu)銅💰線繞過(guo)傳感器跨(kua)接在管道(dao)的兩法蘭(lan)。上㊙️,使陰極(ji)保護電流(liu)與傳感🔴器(qi)之間隔離(li),如圖4所示(shi)。
(5)維修.旁通(tong)管路的安(an)裝:爲方便(bian)流量計的(de)定期檢定(ding)、故障維修(xiu)以及傳感(gan)器的清晰(xi)工作,電磁(ci)流量計旁(pang)通管🙇♀️線應(ying)🔆采用如圖(tu)5所示的安(an)裝方式。
1.2轉換器的(de)安裝
轉換(huan)器與傳感(gan)器之間的(de)距離是有(you)限制的,它(ta)與被測介(jie)質電🤞導率(lü)和信号電(dian)纜的型号(hao)有關,因此(ci),一般應采(cai)用制✉️造廠(chang)爲流量計(ji)所配送的(de)電纜,廠家(jia)會根據所(suo)測🏃♂️介質電(dian)導率的不(bu)同制定出(chu)相應的信(xin)号傳輸範(fan)圍,可供使(shi)用方❓參考(kao)。在進行長(zhang)距離♉信号(hao)傳輸時，屏(ping)蔽電纜可(ke)以采用多(duo)層的0。如果(guo)流量計采(cai)用四線制(zhi),爲避免幹(gan)擾,必須保(bao)證信号線(xian)和電源線(xian)分開安裝(zhuang),最好🔴将信(xin)号線通過(guo)鋼管安裝(zhuang),屏蔽效果(guo)較好。
2電磁(ci)流量計故(gu)障分析及(ji)處理
2.1介質(zhi)中含有氣(qi)泡
在陸豐(feng)13-2項目中,污(wu)水處理撬(qiao)中經實驗(yan)室檢定合(he)格的電磁(ci)流量計安(an)裝後,發現(xian)表頭顯示(shi)的數值出(chu)現晃動且(qie)不正确,經(jing)現場查證(zheng)是由于管(guan)線中混有(you)氣泡,并且(qie)污水流動(dong)過程中在(zai)電極處發(fa)生聚集,将(jiang)電🔱極包裹(guo)，造成傳感(gan)器、變送器(qi)回路瞬間(jian)斷路,采集(ji)的信号不(bu)穩.定,緻使(shi)輸出來回(hui)波動。
解決(jue)辦法便是(shi)更換安裝(zhuang)位置,但由(you)于平台管(guan)線已經敷(fu)☎️設🍉,更改管(guan)線較難,經(jing)綜合考慮(lü)後,在流量(liang)計上遊安(an)裝排氣閥(fa)和集氣包(bao),有效地排(pai)放和吸收(shou)了污水中(zhong)的😄氣體,使(shi)得問題得(de)以解央[6]2.2電(dian)極腐蝕變(bian)形
在金縣(xian)1-1項目中,一(yi)台8寸管徑(jing)的電磁流(liu)量計因檢(jian)定時間☎️到(dao)期進⭕行複(fu)檢,實驗室(shi)檢定過程(cheng)中，發現變(bian)送器輸👨❤️👨出(chu)數值晃動(dong)不📧穩,與🌍标(biao)準表的示(shi)數不相符(fu),在排除氣(qi)泡、介質⚽流(liu)速不穩等(deng)因素後,将(jiang)流量計拆(chai)下仔細觀(guan)察,發現其(qi)電極已腐(fu)蝕變形,出(chu)現很多凹(ao)點,且由于(yu)此現象短(duan)時間不易(yi)發現,不利(li)于流量計(ji)的維修和(he)保養。應💛及(ji)時更換新(xin)的電極,并(bing)每隔一段(duan)時間對電(dian)極進行清(qing)理和維護(hu)。
2.3電磁流量(liang)計安裝不(bu)正确
綏中(zhong)36-1項目中,污(wu)水系統排(pai)海管線上(shang)裝有一6寸(cun)管徑的電(dian)磁流量計(ji),投用發現(xian)其讀數始(shi)終顯示不(bu)正确,反複(fu)跳變,後經(jing)查證，是由(you)🔴于流量計(ji)安裝存在(zai)問題,造成(cheng)流量計出(chu)✍️口處産生(sheng)負壓,即下(xia)遊✉️管線中(zhong)介質壓力(li)不穩，造成(cheng)流量計示(shi)數跳變，輸(shu)出有誤。因(yin)此在流量(liang)計下遊5D處(chu)安裝-排放(fang)閥，以保證(zheng)管線内壓(ya)力功。
電磁(ci)流量出現(xian)的故障大(da)同小異,應(ying)根據具體(ti)問題具體(ti)分☔析。此外(wai),電磁流量(liang)計故障中(zhong)還存在電(dian)極結垢和(he)電磁幹擾(rao)㊙️等問題，都(dou)🚶會造成電(dian)磁流量計(ji)讀數波動(dong)和錯誤。結(jie)垢的電極(ji)主要是管(guan)壁上附着(zhe)沉澱、絕緣(yuan)物質，緻使(shi)回路斷開(kai),輸出錯誤(wu),可對電極(ji)進行清理(li),或更換刮(gua)刀電極或(huo)半球形電(dian)極;電磁幹(gan)擾主🧡要是(shi)外界磁場(chang)㊙️和空氣中(zhong)雜散電流(liu)所緻,爲防(fang)止磁場幹(gan)擾,通常隻(zhi)有将傳感(gan)⛱️器遠離強(qiang)磁場源或(huo)加強屏蔽(bi)。
3結論
随着(zhe)電子技術(shu)突飛猛進(jin)的發展,電(dian)磁流量計(ji)在當今生(sheng)産過🙇🏻程中(zhong)所起的作(zuo)用也日益(yi)突出,其功(gong)能也在不(bu)斷完❄️善,如(ru)誤差補償(chang)⛷️、空管報警(jing)、支持hart通信(xin)等。在海洋(yang)石油平台(tai)🐇應用中,流(liu)量計㊙️量在(zai)單位成本(ben)核算中的(de)位置越來(lai)越重要,正(zheng)确選擇電(dian)磁流量計(ji)已成爲成(cheng)本核算的(de)重要組成(cheng)部分。
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