醋酸生產(chǎn)中電磁流量計(jì)使用與故障處理
發(fā)布時(shí)間：2022-12-09 09:52:52來(lái)源：hseauto.cn來(lái)源：..
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醋酸裝置中很多都采用孔板、渦街、渦輪、橢圓齒輪等流量測(cè)量?jī)x表。這些流量計(jì)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(hù)工作量大，很難滿足生產(chǎn)要求。隨著裝置的技改采用新型的電磁流量計(jì)代替設(shè)計(jì)的的流量計(jì)。這一改動(dòng)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(hù)強(qiáng)度。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了非常理想的效果。
1 電磁流量計(jì)的種類
電磁流量計(jì)可有多種分類，按勵(lì)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(lì)磁方式的分類。
1）直流勵(lì)磁型。這種電磁流量計(jì)數(shù)量很少，只用于測(cè)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(lì)磁型。較早期的電磁流量計(jì)用50Hz工頻市電勵(lì)磁，由于易受電磁干擾和零點(diǎn)漂移等原因，現(xiàn)已逐漸被低頻矩形勵(lì)磁所代替。但在測(cè)量泥漿、礦漿等液固兩相流時(shí)，低頻矩形波勵(lì)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(lì)磁的儀表則不存在這一缺點(diǎn)，所以國(guó)內(nèi)外尚有一些電磁流量計(jì)仍采用交流勵(lì)磁方式。
3）低頻矩形波勵(lì)磁型。用于低頻矩形波勵(lì)磁方式功耗小，零點(diǎn)穩(wěn)定，是目前電磁流量計(jì)的主要?jiǎng)?lì)磁方式。其波形有“正-負(fù)”二值和“正-零-負(fù)-零”三值兩種。有的電磁流量計(jì)勵(lì)磁頻率可以由用戶設(shè)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(lì)磁型。勵(lì)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(lì)磁存在的漿液噪聲和流動(dòng)噪聲，提高儀表的穩(wěn)定性和響應(yīng)特性。
2 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種流量測(cè)量?jī)x表，用于測(cè)量管道中導(dǎo)電液體體積流量。由于電磁流量計(jì)的部件沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，也沒有阻礙流體流動(dòng)的部件，因此幾乎沒有壓力損失；被測(cè)液體只與電磁流量計(jì)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(cè)量精度高，可以達(dá)到0.5%；量程比大，一般為1:20。
3 電磁流量計(jì)的故障分析
電磁流量計(jì)在運(yùn)行中會(huì)由于各種故障的發(fā)生會(huì)造成測(cè)量不準(zhǔn)的現(xiàn)象，一般在運(yùn)行中電磁流量計(jì)產(chǎn)生的故障大概可分為兩類。一類為流量計(jì)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(dòng)畸變，沉積和結(jié)垢等。
3.1 介質(zhì)中含有氣泡出現(xiàn)測(cè)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(dāng)氣泡通過電極時(shí)整個(gè)電極就被遮蓋，使流量信號(hào)輸人回路瞬時(shí)開路，從而輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。判斷造成這種波動(dòng)原因的可以這樣做，將磁場(chǎng)的回路電流切斷，切斷后如果流量計(jì)還有顯示并且還處于波動(dòng)狀態(tài)，證明介質(zhì)中存在氣泡會(huì)造成電磁流量計(jì)波動(dòng)。用指針式萬(wàn)用表測(cè)量電磁流量計(jì)電極電阻，會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁流量計(jì)電極的回路電阻要高于正常時(shí)的電阻值。
若是由于電磁流量計(jì)安裝位置所的造成空氣進(jìn)入被測(cè)介質(zhì)，如果由于在管系高點(diǎn)安裝電磁流量計(jì)而貯留氣體，或由于外界吸入空氣引起的流量計(jì)波動(dòng)，則需要更換電磁流量計(jì)安裝位置改裝在管線最低點(diǎn)安裝，或者采用U型管安裝。但是有些情況由于電磁流量計(jì)口徑較大或者安裝的位置不易改變，可以采取在流量計(jì)上游安裝集氣包和排氣閥來(lái)解決這種情況。
3.2 介質(zhì)非滿管
在日常生產(chǎn)中偶爾會(huì)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(dāng)電極水平面低于介質(zhì)液面時(shí)，流量計(jì)前后采用直管段比較理想，測(cè)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(cè)量誤差較大；當(dāng)電極水平面高于介質(zhì)液面時(shí)，電磁流量計(jì)的測(cè)量回路處于開路狀態(tài)，所測(cè)量的數(shù)據(jù)嚴(yán)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(dòng)的垂直管道上安裝電磁流量計(jì)；實(shí)際生產(chǎn)中需要電磁流量計(jì)水平安裝，這種情況下應(yīng)該安裝在管道的最低端，并將且電磁流量計(jì)的電極軸線于地平線平行，（不然沉積物會(huì)覆蓋處于低位的電極）；為了避免測(cè)量管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，應(yīng)該將流量計(jì)的傳感器安裝在泵的下游、控制閥的上游；流量計(jì)傳感器的安裝口應(yīng)有一定的背壓，并且應(yīng)遠(yuǎn)離直接排放口。
但是，最重要的還是電磁流量計(jì)在安裝時(shí)最好禁止出現(xiàn)介質(zhì)非滿管的情況。
3.3 電磁流量計(jì)電極被腐蝕
由于在醋酸生產(chǎn)的過程中會(huì)接觸到一些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，所以當(dāng)電磁流量計(jì)的電極材料選擇不當(dāng)時(shí)，介質(zhì)會(huì)腐蝕流量計(jì)的電極，最終導(dǎo)致傳感器失效。因此會(huì)出現(xiàn)流量計(jì)輸出波動(dòng)。只有當(dāng)電極被腐蝕后出現(xiàn)流量計(jì)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(wú)法辨別的。因此只有更換新的電極來(lái)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(hù)處理的方法。
3.4 待測(cè)液體性質(zhì)導(dǎo)致測(cè)量故障
如果被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率降低，電極的輸出阻抗會(huì)增大，這時(shí)轉(zhuǎn)換器輸入的阻抗就會(huì)引起負(fù)載效應(yīng)，流量計(jì)就會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。如果電磁流量計(jì)出現(xiàn)這個(gè)故障則只有選用滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)，或者選用孔板流量計(jì)等其它原理的流量計(jì)。
3.5 流量計(jì)的電極結(jié)垢或電極短路造成的測(cè)量故障
當(dāng)被測(cè)液體中含有金屬時(shí)，流量計(jì)的電極容易發(fā)生短路現(xiàn)象，這時(shí)流量計(jì)的測(cè)量值明顯偏小或趨于零。在日常生產(chǎn)運(yùn)行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的。當(dāng)測(cè)量高粘度介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁，若被測(cè)液體電導(dǎo)率低于附著的介質(zhì)電導(dǎo)率時(shí)，電極的信號(hào)電勢(shì)就會(huì)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(dǎo)電層，會(huì)造成電極開路流量計(jì)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(dǎo)率大于液體電導(dǎo)率，實(shí)際流量值會(huì)高于流量計(jì)測(cè)得的流量值；若沉淀物是碳酸鈣等水垢層，則被測(cè)液體的電導(dǎo)率高于沉淀物的電導(dǎo)率，結(jié)果測(cè)得的流量值會(huì)小于實(shí)際的流量。
為了防止流體中的沉淀物影響流量計(jì)的工作，流量計(jì)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(dòng)刮除傳感器外的塵垢。或者也可以將測(cè)量電路暫時(shí)斷開，通以短時(shí)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(lái)清掃管壁的附著層。
3.6 待測(cè)介質(zhì)的非對(duì)稱流動(dòng)
在正常生產(chǎn)的情況下，管道內(nèi)流體的流速是軸對(duì)稱分布，磁場(chǎng)均勻。而實(shí)際管道中流體的非軸對(duì)稱流速分布經(jīng)常出現(xiàn)，此時(shí)，流體流向可分成沿管道軸線的直線流，待測(cè)液體的體積流量就是它對(duì)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(duì)傳感器的輸出產(chǎn)生影響，流量計(jì)就會(huì)產(chǎn)生誤差[5]。為了消除旋渦流對(duì)流量計(jì)傳感器的影響，流量計(jì)的上游應(yīng)該有足夠長(zhǎng)的直管段，才能使流體的流速按同心圓分布；流量計(jì)附近的管道內(nèi)徑應(yīng)與流量計(jì)內(nèi)徑相同，這樣才會(huì)使流速分布均勻；不然可用安裝流量調(diào)節(jié)器來(lái)部分補(bǔ)償上游直管段的不足。
3.7 流量計(jì)襯里變形導(dǎo)致測(cè)量波動(dòng)
電磁流量計(jì)的襯里一般都采用氟塑料，這樣流量計(jì)的襯里非常容易發(fā)生變形，出現(xiàn)計(jì)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(jìn)蒸汽發(fā)生熱擴(kuò)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(wú)粘結(jié)力僅靠壓貼與管壁結(jié)合，所以負(fù)壓管道不采用此種材質(zhì)。
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(kuò)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(cè)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(chǎng)存在著管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)等干擾源。電磁流量計(jì)的流量信號(hào)很小，非常容易被外界電磁干擾，而影響了電磁流量計(jì)的正常工作。所謂的電場(chǎng)干擾是指，流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)的電勢(shì)平衡被噪聲破壞后出現(xiàn)輸出信號(hào)波動(dòng)異常。
為了減少外部磁場(chǎng)對(duì)流量計(jì)的干擾，我們要在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)源的位置安裝電磁流量計(jì)傳感器。另外采取增強(qiáng)屏蔽措施來(lái)防止強(qiáng)電場(chǎng)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(jì)在受到雷擊后容易在線路中感應(yīng)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(jì)的工作環(huán)境條件變化，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源，儀表的正常工作就會(huì)被干擾，流量計(jì)的輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)，新材料的應(yīng)用，其生產(chǎn)工藝越來(lái)越成熟，對(duì)儀表的防護(hù)等級(jí)也日漸提高，電磁流量計(jì)使用性能更加穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，電磁流量計(jì)的自身很少出現(xiàn)故障。因此，只要我們對(duì)電磁流量計(jì)發(fā)生的各種類型的故障及其產(chǎn)生原因進(jìn)行深刻分析，并且嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝和使用，就可以輕松的對(duì)電磁流量計(jì)進(jìn)行日常維護(hù)了。
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