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醋酸生產(chǎn)中電磁流量計使用與故障處理

發(fā)布日期:2014年7月16日  瀏覽次數(shù):
摘 要:醋酸生產(chǎn)工藝具有高溫、強腐蝕性的特點,腐蝕介質(zhì)種類多,腐蝕環(huán)境復雜,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,進行分析并提出一些日常維護方法。
關鍵字: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[2];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(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]。
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口[4]。
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(jié)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(jié)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(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(jié)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。
參考文獻:
[1]樂嘉謙,儀表維修工,化學工業(yè)出版社,2005.
[2]粱國偉、蔡武昌,流量測量技術及儀表[M].北京:機械工業(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,2005.
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