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| 醋酸生產(chǎn)中電磁流量計使用與故障處理 |
| 醋酸生產(chǎn)中電磁流量計使用與故障處理 | | 發(fā)布時間：2017/6/22 8:14:45 |
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、減小了維護強度。在實際生產(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，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，零點穩(wěn)定，是目前電磁流量計的主要勵磁方式。其波形有“正-負”二值和“正-零-負-零”三值兩種。有的電磁流量計勵磁頻率可以由用戶設定，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)定性和響應特性。
2 電磁流量計的特點
電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制成的一種流量測量儀表，用于測量管道中導電液體體積流量。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；安裝方便水平、垂直、傾斜均可安裝；測量精度高，可以達到0.5%；量程比大，一般為1：20。
3 電磁流量計的故障分析
電磁流量計在運行中會由于各種故障的發(fā)生會造成測量不準的現(xiàn)象，一般在運行中電磁流量計產(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入被測介質(zhì)，如果由于在管系高點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。
3.2 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；實際生產(chǎn)中需要電磁流量計水平安裝，這種情況下應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)生負壓，應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有一定的背壓，并且應遠離直接排放。
但是，最重要的還是電磁流量計在安裝時最好禁止出現(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腐蝕性的介質(zhì)，所以當電磁流量計的電極材料選擇不當時，介質(zhì)會腐蝕流量計的電極，最終導致傳感器失效。因此會出現(xiàn)流量計輸出波動。只有當電極被腐蝕后出現(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處理的方法。
3.4 待測液體性質(zhì)導致測量故障
如果被測介質(zhì)電導率降低，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載效應，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 流量計的電極結垢或電極短路造成的測量故障
當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)運行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的。當測量高粘度介質(zhì)時，由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁，若被測液體電導率低于附著的介質(zhì)電導率時，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，其電導率大于液體電導率，實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，則被測液體的電導率高于沉淀物的電導率，結果測得的流量值會小于實際的流量。
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。或者也可以將測量電路暫時斷開，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)器來部分補償上游直管段的不足。
3.7 流量計襯里變形導致測量波動
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蒸汽發(fā)生熱擴散現(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構，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力僅靠壓貼與管壁結合，所以負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，我們要在遠離強磁場源的位置安裝電磁流量計傳感器。另外采取增強屏蔽措施來防止強電場的干擾等。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 結束語
隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展進步，電磁流量計的設計，新材料的應用，其生產(chǎn)工藝越來越成熟，對儀表的防護等級也日漸提高，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)生原因進行深刻分析，并且嚴格按標準進行安裝和使用，就可以輕松的對電磁流量計進行日常維護了。 |
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、減小了維護強度。在實際生產(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，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，零點穩(wěn)定，是目前電磁流量計的主要勵磁方式。其波形有“正-負”二值和“正-零-負-零”三值兩種。有的電磁流量計勵磁頻率可以由用戶設定，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)定性和響應特性。
2 電磁流量計的特點
電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律制成的一種流量測量儀表，用于測量管道中導電液體體積流量。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；安裝方便水平、垂直、傾斜均可安裝；測量精度高，可以達到0.5%；量程比大，一般為1：20。
3 電磁流量計的故障分析
電磁流量計在運行中會由于各種故障的發(fā)生會造成測量不準的現(xiàn)象，一般在運行中電磁流量計產(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入被測介質(zhì)，如果由于在管系高點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。
3.2 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；實際生產(chǎn)中需要電磁流量計水平安裝，這種情況下應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)生負壓，應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有一定的背壓，并且應遠離直接排放。
但是，最重要的還是電磁流量計在安裝時最好禁止出現(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腐蝕性的介質(zhì)，所以當電磁流量計的電極材料選擇不當時，介質(zhì)會腐蝕流量計的電極，最終導致傳感器失效。因此會出現(xiàn)流量計輸出波動。只有當電極被腐蝕后出現(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處理的方法。
3.4 待測液體性質(zhì)導致測量故障
如果被測介質(zhì)電導率降低，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載效應，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 流量計的電極結垢或電極短路造成的測量故障
當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)運行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的。當測量高粘度介質(zhì)時，由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁，若被測液體電導率低于附著的介質(zhì)電導率時，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，其電導率大于液體電導率，實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，則被測液體的電導率高于沉淀物的電導率，結果測得的流量值會小于實際的流量。
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)器來部分補償上游直管段的不足。
3.7 流量計襯里變形導致測量波動
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蒸汽發(fā)生熱擴散現(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構，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力僅靠壓貼與管壁結合，所以負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，我們要在遠離強磁場源的位置安裝電磁流量計傳感器。另外采取增強屏蔽措施來防止強電場的干擾等。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 結束語
隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展進步，電磁流量計的設計，新材料的應用，其生產(chǎn)工藝越來越成熟，對儀表的防護等級也日漸提高，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)生原因進行深刻分析，并且嚴格按標準進行安裝和使用，就可以輕松的對電磁流量計進行日常維護了。 |
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