[摘要(yao)]電(dian)磁(ci)流量(liang)計 是(shi)種根(gen)據法(fa)拉第(di)電(dian)磁(ci)感應定律(lü)來測量管(guan)内導電(dian)介(jie)質體積流(liu)量(liang)的(de)感應(ying)式儀表，已(yi)在化工中(zhong)得(de)到廣泛(fan)應用，在(zai)運(yun)行中(zhong)的故(gu)障(zhang)判别方(fang)法受到(dao)了國内(nei)外使(shi)用(yong)者的關(guan)注，特(te)别是(shi)對電(dian)磁流量(liang)計的安(an)裝，直(zhi)接決(jue)定着(zhe)電磁(ci)流量計的(de)能否正常(chang)運行(hang)和大(da)大減少日(ri)後的維護(hu)。
1測量(liang)原理(li)
　　根(gen)據法拉(la)第電磁感應定(ding)律，當(dang)--導(dao)體在磁(ci)場中運動切割(ge)磁力(li)線(xian)時，在導(dao)體的兩端(duan)即産生感(gan)應(ying)電勢e,其(qi)方向由右手定則确定(ding)，其(qi)大小(xiao)與磁場的(de)磁感應強度B,導(dao)體在(zai)磁場内的長度(du)L及導(dao)體的運動(dong)速度u成正(zheng)比，如(ru)果B，L,u三(san)者互相垂(chui)直，則:
e=Blu
　　與此相仿(pang)，在磁(ci)感應強度(du)爲B的均(jun)勻磁場中，垂(chui)直(zhi)于磁場(chang)方向放(fang)一(yi)個内(nei)徑爲(wei)D的不(bu)導磁(ci)管道，當導電液(ye)體在(zai)管(guan)道中以(yi)流速u流動(dong)時，導(dao)電流體就切割(ge)磁力線。

　　如果在(zai)管(guan)道截面上(shang)垂直于磁(ci)場的(de)直徑(jing)兩端(duan)安裝(zhuang)一(yi)對電極(ji)(圖1)則可以證明(ming)，隻要(yao)管道内流(liu)速分布爲軸對(dui)稱分(fen)布，兩電極(ji)之間也特(te)産生(sheng)感生電(dian)動(dong)勢:

　　由(you)上式可見(jian)，體積(ji)流量(liang)Q與感應電(dian)動勢e和測(ce)量管(guan)内徑(jing)D成(cheng)線(xian)性關(guan)系，與磁場的磁感應強度B成反(fan)比，與其它(ta)物理(li)參數(shu)無關。
2電磁(ci)流量(liang)計(ji)的安裝(zhuang)
　　電磁(ci)流(liu)量計的(de)正确(que)安(an)裝(zhuang)對電(dian)磁流(liu)量計的正(zheng)常運行(hang)極(ji)爲重要，也(ye)大大減少(shao)日後的維(wei)護工作量(liang):電磁流量(liang)計的(de)安(an)裝(zhuang)要注(zhu)意以(yi)下(xia)幾個問(wen)題:
(1)安裝場(chang)所。測量混(hun)合(he)相流體(ti)時，應(ying)選(xuan)擇(ze)不會(hui)引起(qi)相分離的(de)場所(suo):避免(mian)安裝在電(dian)動機(ji)、變壓(ya)器等強電設備附近(jin)，以(yi)免引起(qi)電磁場幹擾:選(xuan)擇測(ce)量(liang)管内不(bu)會出現(xian)負壓的(de)場所:避免安裝(zhuang)在周(zhou)圍有(you)強腐蝕性(xing)氣體的場(chang)所:環(huan)境溫(wen)度一(yi)-般應(ying)在(zai)-25--60'C範圍内(nei)，盡可(ke)能(neng)避免陽光直(zhi)射:安裝在(zai)無振動或振動小的(de)場所(suo)。如果(guo)振動過大(da)，則應(ying)在傳感(gan)器(qi)前後(hou)的管(guan)道加(jia)固定(ding)支撐(cheng);避免安裝(zhuang)在能(neng)被雨(yu)水直(zhi)淋或(huo)被水浸沒(mei)的場所。
(2)直(zhi)管段(duan)長度。電磁流量(liang)計對(dui)表前(qian)直管段長(zhang)度的(de)要求(qiu)比較低(di)。-般，對于(yu)90°彎頭(tou)、T形(xing)三通、異(yi)徑管(guan)、全開(kai)閥]等(deng)流動(dong)阻力件,離(li)傳感器(qi)電(dian)極軸(zhou)中心(xin)線(不是傳(chuan)感器進口(kou)端面)應有3-5D的直管段(duan)長度:對于(yu)不同(tong)開度的(de)閥門，則(ze)要求有(you)10D的(de)直管(guan)段長(zhang)度:傳(chuan)感器(qi)後一般應有2D的(de)直管(guan)段長度。當(dang)閥門不(bu)能(neng)全開(kai)時，如果使閥門(men)截流方向(xiang)與傳感器(qi)電極軸成(cheng)45°安裝，可大(da)大減(jian)小附加誤(wu)差。
(3)安(an)裝位置和(he)流動方向。電磁流量(liang)計可以水平、垂(chui)直或(huo)傾(qing)斜安裝(zhuang)。水平安裝時，電磁流量計(ji)電極(ji)軸必須水(shui)平放(fang)置。這(zhe)樣可以防(fang)止由于(yu)流(liu)體所(suo)夾帶的(de)氣(qi)泡而(er)産生的電極短(duan)時間絕緣:也可(ke)防止電極被流(liu)體中(zhong)沉積(ji)物覆(fu)蓋。不應将電磁(ci)流量(liang)計安裝在(zai)最高點(dian)，以免有氣體(ti)積(ji)聚(ju)，安裝(zhuang)在管(guan)系最高處，爲不(bu)良(liang)的安裝(zhuang)位置，應予(yu)以避(bi)免。
　　垂(chui)直(zhi)安裝時(shi)，應使流動(dong)方向向上，這(zhe)樣可使(shi)無流量(liang)或流量很小時，流體中(zhong)所夾帶的(de)較重(zhong)的固體顆(ke)粒下(xia)沉，而(er)較(jiao)輕的脂肪類(lei)物質(zhi)上升(sheng)離開傳(chuan)感(gan)器電極區(qu).測(ce)量泥漿(jiang)、礦漿(jiang)等液(ye)固二相流時，垂直安(an)裝可以避免固(gu)相覺沉澱(dian)和電(dian)磁流(liu)量計(ji)襯裏(li)不均(jun)勻(yun)磨損。傳(chuan)感器安裝(zhuang)處應(ying)具有(you)一-定背壓(ya)，電磁(ci)流(liu)量(liang)計出口直接(jie)排空易(yi)造成測(ce)量(liang)管内(nei)液體非(fei)滿管，爲(wei)不良(liang)的安(an)裝位(wei)置，應(ying)予以(yi)避免(mian)。爲了防止(zhi)傳感器内(nei)産生(sheng)負壓(ya)，電磁(ci)流(liu)量計應(ying)安裝在泵的後(hou)面，而(er)不應(ying)安裝(zhuang)在泵的前面。
(4)安(an)裝旁路管(guan)。爲了(le)便于(yu)液(ye)流靜止(zhi)時檢查和(he)調整(zheng)零點(dian)，中小管徑(jing)應盡可能(neng)安裝(zhuang)旁路(lu)管。在測量(liang)含有沉澱(dian)物流(liu)體時(shi)，應(ying)考(kao)慮便(bian)于清洗電磁流(liu)量計(ji)的(de)安裝方(fang)式。如圖(tu)2.

采(cai)用圖(tu)2安裝(zhuang)，即便是在(zai)生産中也(ye)可以(yi)切出(chu)來，進行維(wei)護和(he)處理(li)。
(5)接地(di)。
　　由于電磁流量(liang)計的工(gong)作(zuo)原理(li)和特性，接(jie)地屏(ping)蔽外界電磁幹(gan)擾特(te)别重要:同(tong)時爲了使(shi)測量(liang)正确(que)和(he)電極不(bu)會發(fa)生電流腐(fu)蝕，電(dian)磁流(liu)量計(ji)必須單獨(du)接地，并使(shi)傳感器和(he)流體(ti)大約處于相同(tong)電位(wei)。分離(li)型電磁流量計(ji) ，原則上(shang)接(jie)地應(ying)在流(liu)量計(ji)側，轉(zhuan)換器接(jie)地應在(zai)同一接(jie)地(di)點，在大多(duo)數情況下(xia)，流量(liang)計的内裝(zhuang)參比(bi)電極或金(jin)屬管(guan)能(neng)确(que)保所許的(de)電位平衡(heng)。因此(ci)，可以通過内裝的參(can)比電(dian)極和(he)金屬管将(jiang)管中(zhong)流體接地(di)，将流(liu)量計(ji)的接(jie)地片與接地線(xian)相連。如果傳感(gan)器安裝于(yu)帶陰(yin)極腐蝕保(bao)護管道上(shang)，除了流量(liang)計和接地(di)環--起(qi)接地(di)外(wai)，還(hai)要用(yong)粗銅線繞(rao)過流量計跨接(jie)在管(guan)道的兩法蘭上(shang)，使陰(yin)極保護電(dian)流與流(liu)量計之(zhi)間隔(ge)離。對于金(jin)屬非(fei)接(jie)地(di)管道(dao)，應用(yong)粗銅線連(lian)接，保證法(fa)蘭至法蘭(lan)和法蘭到(dao)流量計是(shi)連通的。對于(yu)非(fei)導電(dian)的塑(su)料(liao)管(guan)或襯裏管，如果沒有(you)參比(bi)電極(ji)或由(you)于電位平(ping)衡電(dian)流的(de)存在，需将流體通過接地(di)環接(jie)地(di)。
3電(dian)磁流(liu)量計(ji)在(zai)煤(mei)化工(gong)生産中(zhong)的常見問題(ti)
　　電磁流量(liang)計作(zuo)爲當前流(liu)程工(gong)業廣泛使(shi)用的流(liu)量計，在(zai)應用(yong)過(guo)程中依(yi)據其(qi)故障(zhang)與成因分(fen)爲(wei)五(wu)類，下(xia)面就電磁流量計的(de)這些常見(jian)故障(zhang)的成因、檢(jian)測判(pan)别(bie)方法以(yi)及對故(gu)障的處(chu)理方式簡要闡(chan)述。
3.1液體(ti)中(zhong)含有(you)氣泡(pao)和非滿管(guan)的現(xian)象
　　液(ye)體中(zhong)含有(you)氣泡的現(xian)場導緻(zhi)測(ce)量不(bu)準或(huo)測量值波(bo)動(輸(shu)出波動)，液(ye)體中(zhong)泡狀氣體(ti)的形成(cheng)有從外(wai)界吸(xi)入和(he)液體(ti)中溶解氣(qi)體(空氣)轉(zhuan)變(bian)成遊離(li)狀氣(qi)泡兩種途(tu)徑。若液(ye)體中含(han)有較(jiao)大(da)氣(qi)泡，則因擦(ca)過(guo)電(dian)極時(shi)能遮(zhe)蓋(gai)整(zheng)個電(dian)極，使流(liu)量信号(hao)輸入回(hui)路瞬時開路(lu)，導緻輸出(chu)信号出現波動(dong)。非滿管現象可(ke)以看(kan)作液(ye)體中含有(you)氣(qi)泡的一(yi)種極端(duan)情(qing)況。液體未(wei)充(chong)滿(man)管道(dao)可分(fen)爲(wei)液(ye)面高度高(gao)于測(ce)量電(dian)極水平面(mian)或低于水(shui)平面(mian)兩種(zhong)情況。當(dang)管(guan)内液面高(gao)于電(dian)極水(shui)平面時，若(ruo)管系的前後直管段(duan)比較理想時，電(dian)磁流(liu)量(liang)計(ji)的測(ce)量大多能夠穩(wen)定，但(dan)流(liu)量計所(suo)計量的(de)液(ye)體體(ti)積包含了(le)管内(nei)的氣體體(ti)積，故(gu)這種測量存在(zai)着很大的(de)測量(liang)誤差(cha)。當管内液(ye)面高度(du)低(di)于電(dian)極表(biao)面(mian)時，此時(shi)電極裸露(lu)在空氣中，測量回路(lu)實際處(chu)于(yu)開路(lu)狀态(tai)。電(dian)磁流量(liang)計的測(ce)量(liang)值和(he)輸出(chu)處(chu)于一種(zhong)随機的狀(zhuang)态，不(bu)停地(di)波動或是(shi)滿度。這也(ye)是在(zai)非工(gong)作(zuo)狀态即(ji)管道(dao)無(wu)液(ye)體介(jie)質時，電磁流量(liang)計指示(shi)随(sui)機值(zhi)，工藝人員有時(shi)會認爲(wei)流(liu)量計(ji)出故障(zhang)。
　　最簡單(dan)的判别(bie)方法是(shi)當遇(yu)到波動時(shi)，切斷(duan)磁場(chang)的勵(li)磁回(hui)路電流，如(ru)果此(ci)時(shi)儀(yi)表依然有顯示(shi)且不(bu)穩定時，說(shuo)明大(da)多是(shi)由(you)于氣泡(pao)或非(fei)充滿(man)管的(de)影響(xiang)造成(cheng)。如果(guo)此時以(yi)萬(wan)用表測量(liang)電(dian)極電阻(zu)，可測量到電極的回(hui)路(lu)電阻要(yao)比正常(chang)時高;引起這(zhe)方面(mian)的現(xian)象的多數(shu)還是(shi)在安(an)裝方面的(de)原因(yin)，電磁流量(liang)計的安裝合适(shi)與否(fou)直(zhi)接影響(xiang)到測(ce)量(liang)效果，同(tong)時對(dui)于被測介(jie)質中(zhong)含(han)有空氣(qi)的情況，如果判(pan)斷是(shi)由安(an)裝位(wei)置引起的，如因電磁流量計裝(zhuang)在管(guan)道的(de)高點(dian)而滞(zhi)留(liu)氣(qi)體或(huo)外界吸入(ru)空氣(qi)造成(cheng)流(liu)量計波(bo)動的話，更(geng)換安(an)裝位置是最徹(che)底的(de)解決(jue)方法，在管(guan)線最低點(dian)或采用(yong)U型管安(an)裝。但(dan)很多應用(yong)情況是口(kou)徑較大或(huo)者安裝的(de)位置(zhi)不易(yi)改換(huan)，建議在(zai)流量計(ji).上遊安裝(zhuang)集氣(qi)包和排氣閥，在(zai)安裝了(le)排氣裝(zhuang)置後(hou)，測量(liang)即恢(hui)複正常。在流量(liang)計安(an)裝(zhuang)時盡量(liang)避免出(chu)現(xian)非滿管的情況，如前(qian)面提及的在管(guan)線最(zui)低端安裝(zhuang)或有(you)意将(jiang)流量(liang)計安(an)裝在U型管(guan)道和垂(chui)直管道(dao)上。典(dian)型故障:煤(mei)氣化(hua)33單(dan)元(yuan)P-3301AB出口(kou)流量(liang)，由于(yu)安裝(zhuang)在泵的出(chu)口高(gao)處水平管(guan)道上(shang)，造成(cheng)工藝水沒(mei)充滿(man)電磁流量(liang)計，造成指(zhi)示波(bo)動大(da)，即測(ce)量值(zhi)和輸出處(chu)于一種随(sui)機的狀态(tai)，不停地波(bo)動或(huo)是滿量(liang)程:工藝(yi)無法參考，把電磁流(liu)量計改裝(zhuang)到垂直管(guan)道或(huo)合适(shi)的水(shui)平管(guan)線上(shang)，才能(neng)徹底(di)解決(jue)問題:存在(zai)同樣問題的還(hai)有33FT-0002、36FT-0001、36FT-0002，都(dou)是(shi)由(you)于安(an)裝位置不(bu)合适(shi)造成(cheng)指示波動(dong)大。
3.2電極(ji)腐蝕
　　在排除(chu)氣泡的因(yin)素後有因(yin)電極(ji)腐蝕而造成測(ce)量值晃(huang)動(dong)的情況，且都(dou)以傳感(gan)器失(shi)效(xiao)而(er)告終(zhong)。
　　由于電極(ji)材料(liao)的選擇不當造成電(dian)極爲(wei)被測(ce)液體所腐(fu)蝕，從(cong)而導(dao)緻流量計(ji)輸出(chu)波動(dong)。電極(ji)一旦被腐蝕後(hou)，所造成(cheng)的(de)結果(guo)對此(ci)的解決方(fang)法，隻有更(geng)換新(xin)的電極(ji)。
3.3電極結(jie)垢及(ji)電(dian)極(ji)短路(lu)
　　電極(ji)短(duan)路的判(pan)别比較(jiao)簡(jian)單，若(ruo)被測(ce)介質中含(han)有金(jin)屬物(wu)質時，電極短(duan)路較易(yi)診斷，此(ci)時(shi)測量(liang)值明顯偏小或(huo)趨于(yu)零(ling)。但(dan)這種(zhong)現象(xiang)在日常運(yun)行中(zhong)并(bing)不(bu)多見(jian)。因電(dian)磁流量計(ji)經常應(ying)用(yong)于原(yuan)水和(he)污水等計(ji)量環境，電(dian)極結垢的發生幾率(lü)較高(gao)。當電極結(jie)垢時(shi)，表(biao)現爲信(xin)号逐漸(jian)減(jian)小，直至絕(jue)緣(yuan)而(er)使得(de)信号回路(lu)開路(lu)，此時(shi)流量信号(hao)被隔絕(jue)。
　　當被測(ce)介質(zhi)的粘度較(jiao)高時(shi)，易(yi)在(zai)管壁(bi)附着(zhe)和沉澱，若(ruo)附着(zhe)的介(jie)質是(shi)比被測(ce)液(ye)體電(dian)導率高(gao)的(de)導電(dian)物質，則信号電(dian)勢被(bei)分流而不能工(gong)作，即電極(ji)短路，若是(shi)非導電層，就(jiu)是(shi)我們(men)日常所(suo)說(shuo)的電(dian)極結垢(gou)，則(ze)使電(dian)極開(kai)路(lu)而(er)不能(neng)工作。結(jie)合工藝(yi)工況(kuang)拆下(xia)清洗(xi)電磁(ci)流(liu)量計是(shi)一個比(bi)較(jiao)徹底(di)的方法(fa)。
　　典型案(an)例:煤(mei)氣化(hua)14單元，渣池(chi)循(xun)環水泵(beng)P-1402AB出口去V-1402的渣池(chi)水的電磁流量(liang)計14FT-0003,由于渣(zha)池水(shui)含細(xi)渣和污垢(gou)，加上是水(shui)平安(an)裝，更容易造成(cheng)襯裏和電(dian)極結(jie)垢，從(cong)而造成流(liu)量計(ji)的指示逐(zhu)漸減(jian)小。解(jie)決方(fang)案，是管路(lu)進行(hang)改造(zao)，增加旁路(lu)，便于生(sheng)産(chan)期間可以(yi)交出(chu)，清洗(xi)電磁流量計。
3.4襯(chen)裏變(bian)形(xing)
　　測(ce)量不(bu)準确或(huo)電磁流(liu)量計(ji)損壞。襯裏(li)變形，大多發生在氟(fu)塑料的襯(chen)裏，氟塑料襯裏(li)特别是聚四氟(fu)乙烯(xi)(PTFE)襯(chen)裏(li)本身的工(gong)藝(yi)結構，因(yin)爲聚(ju)四氟(fu)乙烯與管(guan)壁(bi)間僅靠(kao)壓貼，無粘(zhan)結力(li)，故不能用于負(fu)壓管(guan)道。聚(ju)四氟(fu)乙烯(PTFE)實用溫度(du)不能大于150°，因此(ci)，聚四(si)氟乙烯(PTFE)襯(chen)裏的(de)電磁(ci)流量(liang)計不(bu)能應(ying)用于(yu)高溫場(chang)合管道，若在高(gao)溫下瞬(shun)時形成負(fu)壓後(hou)則會引起襯裏(li)變形。

　　典型案例(li):煤化工(gong)裝置中(zhong)，泵P-1601打(da)到J-1602的(de)電磁(ci)流量(liang)計16FT-0012，在生産(chan)工作(zuo)過程(cheng)中，指(zhi)示逐(zhu)漸變小，停(ting)車拆(chai)開檢查，檢查發現四氟襯(chen)裏變形，向(xiang)内鼓(gu)泡，如圖(tu)3:後(hou)分析(xi)原因(yin)發(fa)現管道(dao)介質(zhi)溫度工況(kuang)在150°以上，因電磁(ci)流量(liang)計(ji)是四氟(fu)襯裏，使(shi)用(yong)溫度不應超過150°，另外(wai)工藝停泵P-1601，沒有(you)打開(kai)排(pai)放(fang)，電磁(ci)流量計安(an)裝位置又高，溫度冷(leng)卻冷凝後(hou)形成(cheng)負壓(ya)，造成襯裏(li)變形。

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