495请再谈谈超声流量计的故障检查和分析.rtf

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1、14.95 请再谈谈超声流量计的故障检查和分析请再谈谈超声流量计的故障检查和分析一、故障类型一、故障类型流量汁运行中产生故障的第一类为仪表本身故障，即仪表结构件或元器件损坏引起的故障；第二类为外界原因引起的故障，如安装不妥流动畸变，沉积和结垢等。本章重点讨论的是应用方面和上述第二类外界原因的故障。按照故障发生时期分类，可分为：调试期故障；运行期故障。调试期故障出现在新装用后调试初期，主要原因是仪表选用或设定不当，安装不妥等。运行期故障在运行一段时期后出现，主要原因有流体中杂质附着，环境条件变化出现新干扰源等。按故障外界源头分析来自 3 个方面：管道系统和安装等方面引起的；环境方面引起的；流体方

2、面引起的。来源主要在调试期表现出来；来源和则在调试期和运行期均会出现。1.调试期故障调试期故障 本类故障在流量计初始装用调试时就出现，但一经改进排除故障，以后在相同条件下一般就不会再度出现。常见调试期故障主要有安装不妥、环境干扰、流体特性影响三方面原因。1)管道系统和安装等方面 通常是流量传感器安装位置不正确引起的故障，常见的例如将流量传感器安装在易积聚潴留气体的管网高点；流量传感器后无背压，液体迳直排人大气，形成其测量管内非满管；装在自上向下流的垂直管道上，可能出现排空等。2)环境方面 主要是管道杂散电流干扰，空间电磁波干扰，大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满

3、意测量，但如遇管道有强杂散电流（如电解车间管道）亦不一定能克服，须采取流量传感器与管道缘绝的措施。空间电磁波干扰-般经信号电缆弓 I入，通常采用单层或多层屏蔽予以保护，但也曾遇到屏蔽保护还不能克服。3)流体方面 液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量，唯所测得体积流量是液体和气体两者之和；气泡增大会使输出信号波动，若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面，使电极信号回路瞬时断开，输出信号将产生更大波动。2.运行期故障运行期故障 经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障，常见故障原因有：流量传感器雷电击，环境条件变化。1)雷电击 雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流，进入仪表就会损坏仪

4、表。雷电击损仪表有3 条引入途径：电源线，传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到，不仅电磁流量计出现故障，控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。2)环境条件变化 主要原因同上节调试期故障环境方面，只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无厂扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源（例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊）干扰仪表正常运行，出现输

5、出信号大幅度波动。2二、故障现象和检查流程二、故障现象和检查流程流量计常见故障现象有：无流量信号；输出晃动；零点不稳；流量测量值与实际值不符；输山信号超满度值等 5 类，下文将分节讨论。检查环节包括流量计本身的传感器和转换器以及连接两者的电缆，流量计上位的工艺管道，下位的显示仪表连接电缆。经常采用的检查手段或方法及其检查内容列举如下：（1）通用常规仪器检查有：保险丝的通断；信号电缆和电源电缆的通断；电缆的对地的绝缘电阻；（2）替代法 利用转换器和传感器间以及转换器内务线路板部件间的互换性，以替代法判别故障所在位置。（3）信号踪迹法 用模拟信号器替代传感器，在液体未流动条件下提供流量信号，以测试

6、流量计电路。三、无流量信号输出检查和采取措施三、无流量信号输出检查和采取措施1、查电源方面故障 首先确认己接入电源，再检查电源各部分。查主电源和激磁电流熔丝，若接入符合规定电流值新熔丝再通电而又熔断，必须找出故障所在点。查电源线路板输出各路电压是否正常，或试置换整个电源线路板。2、查连接电缆系统方面故障 分别查连接激磁系统和信号系统的电缆是否通，连接是否正确。3、查液体流动方向和管内液体充满性 液体流动方向必须与传感器壳体上箭头方向一致。管道未充满液体工要是管网工程设计或传感器安装位置不妥，使传感器测量管内不能充满液体。应采取措施，避免安装如图 3 所示 a，e 位置和以虚线管排放时 b 位置

7、，改装到 c，d 位置。图图 3 传感器安装位置传感器安装位置4、查传感器完好性 传感器内部受潮引起的绝缘下降，通常可采用热吹风吹干噪，之恢复绝缘。或拆卸外壳盖后置于烘箱，以适当温度烘干之。查转换电路的故障：常采用以线路板备件和替代法试排除故障。四、流量计输出晃动检查和采取措施四、流量计输出晃动检查和采取措施 31.故障原因故障原因 输出晃动大体上可归纳为 5 方面故障原因，它们是：（1）流动本身是波动或脉动的，实质上不是流量计的故障，仅如实反映流动状况；（2）管道末充满液体或液体中含有气泡；（3）外界杂散电流等电、磁干扰；（4）接触不良等。2.检查程序检查程序 图 4 所示是检查电磁流量计输

8、出晃动的流程。先按流程图全面考急作初步调查和判断，然后再逐项细致检查和试排除故障。流程所列检查顺序的先后原则是：可经观察或询问了解无须作较大操作的在前，即先易后难；按过去现场检修经验，出现频度较高而今后可以出现概率较高者在前；检查本身的先后要求。若经初步调查确认足后几项故障原因，亦可提前作细致检查。3.故障检查和采取措施故障检查和采取措施本小节分别讨论上述 5 个方面故障原因的检查方法和采取措施。1)流动本身的波动（或脉动）若流动本身波动，仪表输出晃动则是如实反映波动状况。检查方法可在使用现场向操作人员和流程工艺人员询问或巡视有否波动源。管系流动波动（或脉动）的原因通常有 3 个方面：（1）流

9、量计上游的流动动力源采用了往复泵或膜片泵（经常用于精细化工、食品、医药和给水净化等加注药液），这些泵的脉动频率通常在每分钟几次到百余次之间；（2）仪表下游的控制阀流动特性和尺寸选用不妥，从而产生猎振（hunting），这可观察控制阀阀杆是否有振荡性移动；（3）其他扰动源使流动波动，例如：流量计上游管道中有否阻流件（如全开蝶阀）产生旋涡（如象涡街流量计旋涡发生体产生的涡列，传感器进口端垫圈伸人流通通道，垫圈条片状碎块悬在液流中摆动等等）。在有脉动流动源的管线上，要减缓其对流量仪表测量的影响，通常采取流量传感器远离脉动源，利用管流流阻衰减脉动；或在管线适当位置装上称作被动式滤波器的气室缓冲器，吸收

10、脉动。2)管道未充满液体或液体中含有气泡 检查流程图第 2 项，本类故障主要是管网工程设计不良使传感器的测量管未充满液体或传感器安装不妥所致。应采取措施避免安装如图 3 所示 a,e 位置和以虚线管排放时 b 位置，改装到 c,d 位置。传感器下游无背压或背压不足，如装在位置 e，液流经下游很短一段管段即排人大气，若阀门 2 全开，传感器测量管内有可能未充满液体。有时候流程的流量较大能充满而仪表运行正常，流量减小就有可能液体不满而使仪表失常。液体中含有气体 液体中泡状气体形成有从外界吸入和液体中溶解气体（空气）转变成游离状气泡两种途径。液体中含有气泡数量不多且气泡球径远小于电极直径，虽然减少了

11、部分液体体积，但不会使电磁流量汁输出晃动；较大气泡则因擦过电极能遮盖整个电极，使流量信号回路瞬间开路，则输出信号晃动更大。液流中微小气泡在流动过程中会逐渐在高点或死角积聚，若电磁流量计装在管系高点，潴留气体减少传感器内液体流通面积而影响测量准确度，潴留较多时还会产生干扰信号（参见案例 3）；若传感器装在高点卜游，高点积聚气体超过容纳量或因受压力波动，气体以泡状或片状随液体流动，遮盖电极而造成输出晃动。外界吸入空气常见途径在给水公用事业方面主要有江河原水含有气泡，或吸入口水位高度过低（通常要求有 25 倍以上吸入口直径的距离，视吸入流速而异）形成吸入旋涡卷进4空气。在流程工业方面的配比混合容器搅

12、拌时混入空气以及泵吸入端或管系其他局部产生密封不良的场所吸入空气等。这类故障在实践中也常会碰到。液体中溶解空气分离成游离气泡 管系压力降低原溶解的空气（或气体）会分离成游离气泡。例如充满液体管系二端阀门关闭，停止运行后逐渐冷却，由于热膨胀系数不同，液体收缩比管系收缩大得多，管系中形成收缩空间，形成局部真空状态。液体中溶解空气便分离出来形成气泡，积聚于管系高点。重新启动，夹入气泡的液体流过电极表面就可能使电磁流量计输出晃动。这可能是管系启动运行初期电磁流量计输出晃动，然后趋于稳定的这一现象的原因之一。又如水在 1 个大气压 0时最多可溶解约 0.3VN 空气，若在流程中水温升高空气就会分离成游离

13、气泡（到 30时，最多只能溶解约 0.15）。积聚起来也有可能出现故障现象。3)外界电磁干扰检查流程图第 3 项。电磁流量计由于流量信号小易受外界干扰影响，干扰源主要有管道杂散电流、静电、电磁波和磁场。管道杂散电流主要靠电磁流量计良好接地保护，通常接地电阻要小于 100Q，不要和其他电机和电器共用接地。有时候环境条件较好，电磁流量计不接地也能正常工作，但是我们认为即使如此还是作好接地为妥。因为一旦良好环境条件不复存在，仪表出现故障，届时会影响使用，再作各种检查带来诸多麻烦。有时候流量计虽然良好接地，由于管道杂散电流过于强大（如电解工艺流程管线和有阴极保护管网）影响流量汁正常测量，此时却须将流量

14、传感器与所管道之间作电气绝缘隔离。静电和电磁波干扰会通过流量计传感器和转换器间的信号线引入，通常若良好屏蔽（如信号线用屏蔽电缆，电缆置于保护铁管内）是可以防治的。然而也曾遇到强电磁波防治无效的实例，此时将转换电路移近到传感器附近，缩短连接的信号电缆，或改用无外接电缆的一体型仪表。磁场干扰通常只有采取流量传感器远离强磁场源。流量计抗磁场的能力视传感器的结构设计而异，如传感器外壳由非磁性材料（如铝，塑料）制成，抗磁场影响的能力较弱，钢铁制成则较强。4)论证核查液体物性检查流程图第 4 项。液体物性中有 3 种因素会使输出晃动。它们是：（1）液体中含有固相颗粒或气泡，（2）双组分液体中二种液体电导率

15、不同而末均匀混合，或管道化学反应尚未完全完成，（3）液体的电导率接近下限值。被测液体含有较多固体颗粒会像前文所述气泡一样，使流量信号出现尖峰脉冲状噪声等，造成输出晃动。固相若是粉状通常则不会形成输出晃动。在精细化工业、食品业、医药业和给水处理工程经常在主液内加药液，而药液通常是由往复泵或膜片泵按主液流量成比例地注入。注入药液后的上液呈现有药液段和无药液段相间隔的段列，若两种电导率不问的液体没有混和均匀，其下游测量流量的流量计输出就会呈现晃动。出现这种情况应将加液点移至下游，或将流量计移全加液点上游；如果受现场条件限制或嫌改装工程量大，亦可在加液点下游装混合器补救之。但装静态混合器后液流将产小旋

16、转流，有可能造成 1或以上的额外附加误差。然而与输出晃动无法测量相比，是权衡两弊取其轻的措施。若混合液在管道内化学反应未结束就进入电磁流量汁测量，也有可能出现输出晃动现象。这种情况下只能改变测量点位置，务使测量位置在混合点上游或远离混合段的下游。然而远离混合段的相隔距离需要很长，例如反应时间 60s，液体流速 3ms，不考虑保险系数就要求相距 180m。5五、零点不稳定检查和采取措施五、零点不稳定检查和采取措施1.故障原因故障原因零点不稳定人体上可归纳为 5 方面故障原因，它们是：（1）管道未充满液体或液体中含有气泡；（2）主观上认为管系液体无流动而实际上存在微小流动；其实不足电磁流量计故障，

17、而足如实反映流动状况的误解；（3）传感器按地不完善受杂散电流等外界干扰：（4）液体方面（如液体电导率均匀性，电极污染等问题）的原因；（5）信号回路绝缘下降。2.检查程序检查程序 图 5 所示足检查零点电磁流量计不稳定的流程。先按流程全面考虑作初步调查和判断，然后再逐项细致检查和试排除故障。流程所列检查项口顺序的先后原则是：（1）可经观察或询问了解毋须较大操作的在前，即先易后难；（2）按过去现场检修经验，出现频度较高而今后可能出现概率较高者在前；（3）检查本身所需的先后要求。若经初步调查确队足后几项故障原因，亦可提前作细致检查。3.故障检查和采取措施故障检查和采取措施 本小节分别讨论上述 5 方

18、面故障原因的检查方法和采取措施。1)管道未充满液体或液体中含有气泡检查流程图第 1 项。本类故障主要是管网工程设计主不良或相关设备不完善所引起的。2)管道有微量流动。主观上认为流量传感器内无流动而实际上存在着微量流动。本类故障主要原闪足管线的截止阀密闭性差，电磁流量计所检测到的微小泄漏量，误解为零点变动或零点不稳定。阀门使用日久或液体污肌使阀门密闭不全的事例足会经常遇到的，大型阀门尤其如此。另一个常见原因足流量仪表除了上管道外还有若干支管，忘记或忽略这些支管的阀门关闭。有时候，在现场确认管系无流动还比较困难。此时可在流量传感器前后的截止阀之间设置小口径泄漏监视阀，观察是否有泄漏量。图图 6 双

19、阀关闭和泄漏监视双阀关闭和泄漏监视1，4，6 截止阀；截止阀；2 流量传感器流量传感器 3，5 泄漏监视阀泄漏监视阀3)接地不完善受外界干扰影响和接地电位变动影响管道杂散电流等外界干扰影响主要靠流量计良好的接地保护，通常要求接地电阻小于 1000，不要和其他电机、电器共用接地。流量传感器附近的电力设备状态的变化（如漏电流增加）形成按地电位变化，漏电会引起流量计零点变动。4）检查信号线路绝缘信号回路绝缘下降会形成零点不稳。信号回路绝缘下降的土要原因足，因为有时候现场环境十分严酷，稍一疏忽仪表盖、导线连接处密封不慎，弥漫着潮气酸雾或粉粒尘埃侵入仪表接线盒或电缆保护层，使绝缘卜降。信号回路绝缘电阻检查分别按电缆侧和流量传感器侧两部6分进行，用兆欧表测试。因信号电缆容易可先做。流量传感器再分两次进行：未接触液体及充满液体。