摘要:電磁流量計是工業生產過程中的常用計量設備,常用于清水、污水、氣源、藥劑等的計量,其正確性直接影響日常成本核算、能耗等重要指標的正確性。因此,選擇質量可靠、運行穩定、測量正確的流量計是非常重要的。介紹流量計的測量原理和內部結構,并結合設備具體應用場景分析指標的選擇及維護維修方法,確保設備穩定運行。
0引言
近年來，隨著國家對環境保護的要求越來越高，污水處理行業已經成為國家建設的重要組成部分,各污水處理企業對進廠區的污水計量正確程度要求也進一步加強。計量設備主要以電磁流量計和超聲波流量計為主，管道式電磁計量以其運行穩定、數值讀取準確等優點廣:受青睞。考慮到電磁流量計的運行工況和密封要求，管道式流量計主體多為全密封式設計。某污水處理廠E+H5L4CT8-1202/0型進水流量計的使用與維修經驗。
1電磁流量計測量原理
管道式流量計測量原理如圖1所示。流動的介質相當于運動的導體，其感應電壓Ue與介質流速V成比例關系，通過兩個測量電極加載在放大器上。并可以根據管道橫截面積A計算體積流量Q。
其中,Ue為感應電壓,B為磁場強度,L為電極間距,I為電流,V為流速。
2電磁流量計主要組成
以E+H5L4CT8-1202/0型集成流量計為例進行介紹,其主要組件有變送器、磁路系統、測量導管、電極、殼體、襯里、連接電纜等(圖2)。
(1)磁路系統:用來產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永磁體來實現,優點是結構簡單,受交流磁場的干擾較少。直流磁場容易造成測量導管內電解液極化,負極被正離子包圍,正極被負離子包圍,兩個電極之間內阻增大,影響測量設備的準確性,所以一般采用交流磁場。
(2)測量導管:用于被測導電介質通過,一般選擇低導熱性、低導電性低，同時具備一定機械強度的材料,例如玻璃鋼、高強度塑料、鋁材、不銹鋼等。
(3)電極:反饋與被測電位成正比的感應電動勢信號。電極一般采用非磁性304或316不銹鋼制成,要求.與流量計襯里結合平整,保證流體流動順暢。其最佳安裝位置是管道垂直方向,應防止其被藥劑、泥砂等介質覆蓋,影響其精度。
(4)外殼:由鐵磁材料制成,保證其磁通量的穩定性,同時可以隔絕周圍磁場的干擾。
(5)內襯:在流量計測量導管內側及法蘭密封面上,擁有一層完整的電氣絕緣內襯。它與被測介質直接接觸,其作用是增強測量導管的耐酸堿性,其材料多數為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的硬質橡膠、聚氨酯、聚四氟乙烯塑料等。
(6)變送器:作用是將感應電動勢信號放大成統一的標準信號并抑制主要干擾信號。
(7)連接電纜:包括電極電纜及供電電纜,其敷設應遠離電氣設備和開關部件，電纜屏蔽層必須兩端接地,確保滿足EMC要求。
3電磁流量計故障類型及檢查流程
以分體式流量計為例,介紹流量計內部結構及本體電極分布情況(圖3、圖4)。在流量計的使用過程中,常見故障有無流量信號輸出、輸出信號晃動等,檢查步驟如下。
3.1無流量信號輸出.
檢查流程為:①檢查變送器電源是否通電、熔.絲及各級電源是否正常,變送器內部電路板是否正常、是否報錯;②勵磁和信號電纜是否導通、接線是否正確,電纜屏蔽層是否接地、電纜阻抗是否正常;③檢查本體電極及線圈的絕緣性、勵磁線圈是否完好、電極是否銹蝕、內部接線是否斷線、襯里是否磨損;④被測液體與電極材料之間是否產生表面效應,例如電化學和極化現象、觸媒作用形成氣霧等。
3.2輸出信號晃動
檢查流程為:①檢查安裝電磁流量計傳感器的管系是否有脈動流動擾動源;②管體內是否充滿液體、液體是否含有氣泡;③檢查變送器電源是否通電,熔絲及各級電源是否正常，變送器內部電路板是否正常、是否報錯;④檢查傳感器是否可靠接地、是否有空間電場或磁場干擾,勵磁和信號電纜屏蔽層是否接地;⑤被測液體與電極材料之間是否產生表面效應,如電化學和極化現象、觸媒作用形成氣霧等;⑥檢查本體電極及線圈的絕緣性、檢查勵磁線圈是否完好、電極是否銹蝕、內部接線是否斷線、襯里是否磨損。
3.3零點不穩定
檢查流程為:①檢查安裝電磁流量計傳感器的管系是否有脈動流動擾動源;②管體內是否充滿液體、液體是否含有氣泡;③檢查傳感器是否可靠接地、是否有空間電場或磁場干擾,勵磁和信號電纜屏蔽層是否接地;④液體電導率是否均勻、電極是否存在污染等問題;⑤信號回路絕緣性是否正常。
4電磁流量計維修案例分析
保證管道式電磁流量計計量穩定、準確的工作從設計和安裝階段就開始進行。流量計的安裝應滿足其對前、后直管段的要求，應保證流量計上游直管段長度≥5D(D為管徑),下游直管段長度≥3D,以消除安裝位置造成的測量誤差，同時應減少晃動、規避干擾源，且管道中不能出現非滿管、紊流等問題。如果流量計安裝現場不能滿足上述要求，就可能造成流量計計量波動。
結合故障案例進行分析:1號進水流量計瞬時數據出現波動,在同工況下計量值與其他3臺流量計數值對比有明顯偏差。4臺流量計每日累計數據值見表1。
由表1可以看出,1號流量計與其他3臺流量計累計計值偏差較大,且數值波幅較大。對電磁流量計的變送器電路板(電源板、信號板、通信板)進行檢測,對設備內檢(heartbeat心跳技術)等進行校核,效果均不明顯�？紤]到數據傳輸電纜曾經受過損傷,更換了連接電纜。
對測量傳感器本體絕緣情況進行檢查，觀測絕緣阻值是否正常、電極是否銹蝕、線圈是否銹斷。1號電.磁流量計本體電極參數見表2。
由表2可以看出，線圈和4個電極對地絕緣性能均已嚴重超出出廠允許的誤差范圍，因此初步判定故障原因為絕緣下降。
根據管道式電磁流量計本體電極及線圈絕緣原理，基本判定是勵磁線圈和電極絕緣性能不良,導致測試結果顯示異常。搜集、查閱相關資料,并綜合考慮現場工況，認為對直徑1800mm流量計不能拆除維修。經過充分討論,決定在不停產的情況下進行維修,并制定出維修實施方案。
考慮到該管道流量計的防護等級為IP67,根據其本體內部構造確定開腔形式、位置、尺寸,在其上部開大窗(1500mmx500mm),以滿足保證電磁線圈在拆裝過程中不受損;中部左右電極位置開小窗(500mmX500mm),便于接線和再次密封;下部由于位置較低,很難操作，決定開大窗(1500mmx1200mm),便于狹窄空間開口和再次密封。
打開密封后,發現1號電極位置有進水現象,導致電磁線圈和電極安裝部位發生銹蝕絕緣失效。對1號電極進行除銹處理并壓緊，對其他3個電極安裝環進行除銹,同時更換所有連接導線,再次測試電磁流量計本體電極參數(表3)。
由表3可以看出，電極絕緣性能恢復至允許的誤差范圍內。
電極絕緣性能修復后,按維修方案對其進行復位,其中，上蓋采取密封條加螺絲固定，下蓋和左右開口采.取點焊固定強度,防水結構膠填縫。對流量計本體進行焊接及密封,設備功能已基本恢復。修復后的流量計從數據連續上觀察,1號流量計的波動幅度和日累計值與其他3臺流量計數據相差極小，說明設備功能已恢復正常,具體數據見表4。
5結束語
管道式電磁流量計原理簡單,在一般情況下故障率極低,但因其防護等級較高,管道主體制造過程中又采用整體焊接工藝,導致維修人員往往不了解其內部結構。出現故障后,很難維修人員快速找到故障原因。本文結合設備故障案例，根據故障現象逐步檢查判斷,發現并解決設備出現的問題。
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