摘要:在煉(liàn)鐵高爐生産中(zhōng)冷卻(què)水量(liàng)配置相當重要(yào),這就(jiù)要求測(cè)量冷卻(què)水量大小(xiǎo)的電(diàn)磁流量計 必需(xū)正确。本(běn)文闡述(shù)了電磁流(liú)量計(jì)在煉(liàn)鐵(tiě)高爐生(shēng)産的(de)應用(yòng)中,經(jīng)常存(cún)在的(de)--些故(gù)障現象進行具(jù)體分析以及處(chù)理方法和(hé)需注意的事項(xiàng)等
1前(qián)言
　　在高爐生産中,用(yòng)于測量冷(lěng)卻水(shuǐ)流量(liàng)的電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計有近(jìn)二十(shí)台,其中每(měi)--台都擔負着測(cè)量某(mǒu)一流(liú)某(mǒu)一(yī)段冷卻水流量的重任(rèn)，我們知(zhī)道在(zài)煉鐵(tiě)高爐(lú)生産中,要求測(cè)量冷(lěng)卻(què)水量的(de)電磁流(liú)量(liàng)計必需正确無誤。又(yòu)由于(yú)這些(xiē)用于(yú)監測冷卻水量(liàng)的電磁流量(liàng)計都分(fèn)布在高爐(lú)現場高溫(wēn)高濕的惡劣(liè)環境中(zhōng),因此測(cè)量精度(dù)受環(huán)境及被測(cè)介質影響很大(dà),下面進(jìn)行具體(tǐ)分析(xī)。
2電磁(cí)流量(liàng)計原理
　　電磁流(liú)量計的基(jī)本原(yuán)理是法(fǎ)拉(lā)第電(diàn)磁感(gǎn)應(yīng)定(dìng)律,運(yùn)動的導體在磁(cí)場中切割(gē)磁力(lì)線,在其兩(liǎng)端産(chǎn)生感(gǎn)應電(diàn)動勢(shì)。如圖(tú)所示(shì),在一(yī)内徑爲d,内部磁(cí)場強(qiáng)度爲b的非(fēi)導磁性測(cè)量(liàng)管(guǎn)内,液态的(de)具有(yǒu)導電性(xìng)被(bèi)測介(jiè)質以v的速(sù)度流(liú)動,則(zé)在與流動(dòng)方向(xiàng)垂(chuí)直的方(fāng)向_上産生(shēng)與流(liú)量成比(bǐ)例的感(gǎn)應電勢(shì)u,該(gāi)電勢的大(dà)小如(rú)下:


　　式中(zhōng):k爲儀表常數,由于傳(chuán)感器生産(chǎn)的離(lí)散性(xìng),對同(tóng)一标(biāo)稱口徑的(de)傳感器予(yǔ)以修正，k=4b/πd。
傳(chuán)感器的感(gǎn)應電(diàn)勢u與流量(liàng)q是線性的比例(lì)關系,它(tā)隻與磁感應(yīng)強度(dù)b和測(cè)量管内徑d有關(guān),而與其他物理(lǐ)參(cān)數的變化無關,這是電(diàn)磁流(liú)量計的優點。隻(zhī)要測(cè)出(chū)感應電勢的大小，就可(kě)計算(suàn)出實際的(de)流量。
3常見故(gù)障(zhàng)判斷(duàn)及分(fèn)析
　　由(yóu)以上(shàng)原(yuán)理(lǐ)介紹(shào),下面就具(jù)體從(cóng)幾個方(fāng)面對電(diàn)磁流量計使用(yòng)中常見故(gù)障的(de)成因(yīn)、檢(jiǎn)測判别(bié)方法以及對故(gù)障的(de)處(chù)理(lǐ)方式(shì)進行闡述,綜合(hé)分析電磁流量計在(zài)生(shēng)産使用測量(liàng)中主要存在以下(xià)幾方面(miàn)問題(tí):分(fèn)别是(shì)液(yè)體中含有(yǒu)氣泡、電極(jí)腐(fǔ)蝕、電導(dǎo)率過(guò)低、襯裏變(biàn)形、電(diàn)極結垢、外(wài)部幹擾(rǎo)磁(cí)場(chǎng)或(huò)電場、電極短路(lù)(金屬顆粒)等。
1)液(yè)體中含有氣泡(pào)。液體中含(hán)有氣(qì)泡導緻測(cè)量不準或(huò)測量(liàng)值波(bō)動(輸(shū)出波(bō)動)。故障原(yuán)因:液(yè)體中的氣(qì)體有(yǒu)從外(wài)界吸入和液體(tǐ)中溶解氣體空(kōng)氣)兩種途(tú)徑。若(ruò)液體(tǐ)中含(hán)有較(jiào)大氣(qì)泡,則因.擦過電(diàn)極(jí)時能(néng)遮(zhē)蓋整個電極,使(shǐ)流量信号輸入(rù)回路瞬時開路(lù),導緻(zhì)輸出信号(hào)出現波(bō)動(dòng)。判斷(duàn)方法:最(zuì)簡單的(de)判斷方(fāng)法是當遇到(dào)測量(liàng)值波動時(shí),可切斷磁(cí)場的勵磁回路(lù)電流(liú),如果(guǒ)此時(shí)儀表依然有顯示且不穩(wěn)定時(shí),說明大(dà)多是由(yóu)于氣(qì)泡影響(xiǎng)造(zào)成。如(rú)果此(cǐ)時以(yǐ)指針式萬(wàn)用表測量(liàng)電極(jí)電阻,可測(cè)量到(dào)電極的回(huí)路電阻(zǔ)要(yào)比正(zhèng)常時高。解(jiě)決方(fāng)法:對于被(bèi)測介(jiè)質中含有空氣的情況,如(rú)果判斷(duàn)是由安(ān)裝位(wèi)置引(yǐn)起的(de)，如因電(diàn)磁流量計裝在管道高(gāo)點而潴留(liú)氣體(tǐ)或外(wài)界吸入空(kōng)氣造成(chéng)氣泡而導緻流量計測量波動,就應更換安裝(zhuāng)位置,可(kě)在管道低點或(huò)采用(yòng)u型管安裝(zhuāng)。但很多應用情況是(shì)口徑較大(dà)或者(zhě)安裝(zhuāng)的位置不(bú)易改(gǎi)換,可(kě)在流(liú)量計上遊安裝(zhuāng)集氣(qì)包和(hé)排氣閥。實(shí)驗表明(míng)一(yī)台 dn2200 口徑電(diàn)磁流量計 ,因氣泡造成顯示的(de)波動可達20%~50%,在安(ān)裝了(le)排氣(qì)裝置後,測量即恢複(fú)正常。
2)非滿管。液(yè)體未充滿管道可分爲液面高(gāo)度高(gāo)于測量電(diàn)極水平面或低(dī)于水平(píng)面兩種(zhǒng)情況。當(dāng)管(guǎn)内液(yè)面高于(yú)電極水(shuǐ)平面(miàn)時(shí),若管道(dào)的前後是直管段時,電磁流量(liàng)計的測量(liàng)大多也能夠(gòu)穩定,但流量計所計量的液(yè)體體積包(bāo)含了管道(dào)内(nèi)的(de)非滿(mǎn)管部分體(tǐ)積,故(gù)這(zhè)種(zhǒng)測量存在(zài)着很大的(de)測量誤差。當管(guǎn)内液面高度低(dī)于電極表面時(shí),此時(shí)電極裸露(lù)在空(kōng)氣中(zhōng),測量回路(lù)實際處于(yú)開路狀(zhuàng)态。電磁(cí)流量計的測量(liàng)值和輸出(chū)處于--種随(suí)機(jī)的狀态(tài),不停地波動或(huò)是滿(mǎn)度。非(fēi)滿管的情(qíng)況多(duō)出現(xiàn)在靠(kào)流體直流或流(liú)量(liàng)計後無(wú)任何背壓的直(zhí)接排放口(kǒu)。判斷方法:可采(cǎi)用前(qián)述氣泡判(pàn)斷的(de)方法,此時以指針式萬用(yòng)表測(cè)量電(diàn)極電阻(zǔ),可(kě)發現電極(jí)的回(huí)路電(diàn)阻(zǔ)明顯變高。解(jiě)決方(fāng)法:在(zài)流量(liàng)計安裝時(shí)應盡量在(zài)管道最低端安裝或(huò)有意将(jiāng)流量計(jì)安裝(zhuāng)在u型管道。另外，現在(zài)市場(chǎng)上也(yě)有能夠在非滿管情(qíng)況下(xià)測量的(de)電磁流(liú)量計。
3)電(diàn)極腐蝕(shí)。因電極腐蝕而(ér)造成測量值波動的情況(kuàng)。故障(zhàng)原因(yīn):由(yóu)于(yú)流量(liàng)計電(diàn)極材料的選擇不當(dāng)造成(chéng)電極爲被測液體所(suǒ)腐蝕(shí)，從而(ér)導緻(zhì)流量計輸(shū)出波(bō)動。判(pàn)斷方法:由于電極材(cái)料不耐(nài)腐蝕所(suǒ)造成(chéng)的(de)故障隻(zhī)有在電(diàn)極(jí)被腐蝕後(hòu)才會表現(xiàn)出來,之前通常無法判(pàn)别。對此(cǐ)問題的解(jiě)決方(fāng)法,隻有更換新(xīn)的電極。--般電極(jí)腐蝕故障診斷(duàn)處理都屬(shǔ)于(yú)事(shì)後維護處(chù)理的(de)方法。
4)電極結垢及電(diàn)極短路。電(diàn)極短(duǎn)路的判斷比較簡單(dān),若被(bèi)測介質中(zhōng)含有(yǒu)金屬物(wù)質時,電極短路(lù)較(jiào)易診(zhěn)斷,此(cǐ)時測量值(zhí)明顯偏小(xiǎo)或趨(qū)于零。但這(zhè)種現(xiàn)象在(zài)日常運行(háng)中并不多見。電(diàn)極(jí)結(jié)垢,因電磁(cí)流量(liàng)計(jì)經(jīng)常應(yīng)用于原水(shuǐ)或水(shuǐ)質較(jiào)差等(děng)環境，電極結垢的發生幾率較(jiào)高。當(dāng)電極(jí)結垢(gòu)時,表(biǎo)現爲信号逐漸(jiàn)減小(xiǎo),直(zhí)至絕緣而使得信(xìn)号回(huí)路(lù)開(kāi)路,此時流(liú)量信号(hào)被(bèi)隔絕(jué)。故障原因(yīn):當被(bèi)測水(shuǐ)質的(de)雜質較高(gāo)時,易在管(guǎn)壁附着和(hé)沉澱(diàn),若附着的介質(zhì)是比(bǐ)被測液體(tǐ)電導率高(gāo)的導電物(wù)質(zhì),則(zé)信号(hào)電勢被分(fèn)流而(ér)不能(néng)工(gōng)作,即(jí)電極短路(lù),若(ruò)是非導電(diàn)層，就是我們日常所說的(de)電(diàn)極(jí)結垢,則使(shǐ)電極開路而不能工(gōng)作。判斷方(fāng)法:若附着(zhe)于襯(chèn)裏管(guǎn)璧(bì)積垢層(céng)爲氧(yǎng)化(huà)鐵鏽層(céng)，或以(yǐ)金屬爲主要成份的雜質(zhì),其電導率大于(yú)液體電導率,測(cè)得(dé)的流(liú)量(liàng)值将(jiāng)比實際流(liú)量值低;若爲碳酸鈣(gài)等水垢層,由于(yú)其電(diàn)導率低于(yú)被(bèi)測(cè)介質(zhì),則測(cè)得的(de)流量值将(jiāng)低于實(shí)際(jì)流量。假若(ruò)附着(zhe)層電(diàn)導率與液(yè)體被(bèi)測介(jiè)質(zhì)相同,那(nà)麽附加誤(wù)差爲零,但此隻局限(xiàn)于附着層厚度較小(xiǎo)的情況，因(yīn)爲相同流量有(yǒu)附着(zhe)層(céng)時(shí)流通截面積(jī)減(jiǎn)小,但平均流速增加(jiā),相互間可(kě)抵消,因此附加(jiā)誤差(chà)可以忽略。該(gāi)故(gù)障解決方法:建議選用不易附(fù)着的(de)尖形或半(bàn)球形突出(chū)電極(jí)可更(gèng)換(huàn)式電極(jí)、刮刀式清垢電(diàn)極等(děng)。刮刀式電極可(kě)在(zài)傳(chuán)感器(qì)外定期手動刮(guā)除沉垢。也有暫(zàn)時斷開(kāi)測量電(diàn)路,在(zài)電極間通(tōng)以短時間的低(dī)壓大流(liú)量(liàng),焚燒(shāo)清除油(yóu)脂(zhī)類附(fù)着層(céng)。亦可(kě)在易(yì)産生附(fù)着(zhe)層的(de)場合采(cǎi)用提高(gāo)流速以達到自(zì)行清(qīng)掃管壁的(de)目的,也(yě)是-個比較有效的方法,當然(rán)采用易清(qīng)洗的管(guǎn)道連接是-一(yī)個比較徹(chè)底的方(fāng)法(fǎ)。
5)電導(dǎo)率過(guò)低。電導率(lǜ)低于閥值(zhí)(下限(xiàn)值)會産生測量(liàng)誤差甚至不能穩定工作(zuò),使用(yòng)時測量出現波(bō)動現象(xiàng),電導率(lǜ)超過(guò)閥值即使(shǐ)再變(biàn)化時,此時(shí)測量的示值誤(wù)差幾乎恒(héng)定。通常儀表制(zhì)造廠規(guī)範(fàn)中規定的(de)下限值(zhí)是指在較理(lǐ)想(xiǎng)的(de)條件(jiàn)下可測量(liàng)的最低值,而實際使(shǐ)用(yòng)條(tiáo)件不(bú)可能(néng)都很理(lǐ)想。判斷(duàn)方法:液體(tǐ)電導(dǎo)率可查閱有關(guān)手冊(cè),若缺(quē)少現成數(shù)據時,則可(kě)用電導率儀取樣測定。若沒有(yǒu)配備電(diàn)導(dǎo)率儀,最簡(jiǎn)單的(de)方法(fǎ)可以(yǐ)用萬(wàn)用表(biǎo)測出液體的電(diàn)阻,再用同(tóng)樣的方法測試現場(chǎng)普通自(zì)來水的電(diàn)阻(zǔ),比較兩者(zhě)的測試結果。對于液(yè)體電(diàn)導率過低産生的測量誤差解決方法:電導率(lǜ)過低(dī)超出了儀(yí)表所(suǒ)容許的測(cè)量範圍,此時唯一的(de)解決方法是選用(yòng)其它能滿足(zú)要求(qiú)的低(dī)電導率電磁流量計(jì)(如電容(róng)式電磁(cí)流量(liàng)計)或者是(shì)其它原理(lǐ)的流量計。.
6)襯裏變形(xíng)。可導緻(zhì)測(cè)量不準确或傳(chuán)感器(qì)損壞。故障原因:襯裏變形(xíng)，大多(duō)發生(shēng)在氟塑料(liào)的襯裏,造(zào)成這(zhè)種現(xiàn)象的(de)原因有兩(liǎng)種:-是蒸汽(qì)滲透(tòu)引起(qǐ)氟塑(sù)料襯裏的熱擴(kuò)散現象,所謂熱(rè)擴散是(shì)當管道(dào)内介(jiè)質(氣(qì)體或蒸汽)流過氟塑(sù)料襯(chèn)裏時(shí)所發生的(de)自然(rán)的物(wù)理現象(xiàng),通常滲(shèn)透的(de)程度主要取決于襯裏材(cái)料、液(yè)體和蒸汽(qì)的類型、襯(chèn)裏的(de)厚度(dù)當(dāng)襯裏的(de)厚度(dù)增(zēng)加時滲透(tòu)程(chéng)度則相應(yīng)減小)、襯(chèn)裏内外(wài)的溫(wēn)差當襯裏(lǐ)内外溫(wēn)差(chà)很大(dà)時滲(shèn)透則加劇(jù))和管道壓力等(děng)多個因素。二(èr)是(shì)氟塑(sù)料襯(chèn)裏特(tè)别是聚(jù)四氟乙(yǐ)烯(ptfe)襯裏本(běn)身的工藝(yì)結構,因.爲(wèi)聚四氟乙(yǐ)烯與(yǔ)管壁間(jiān)僅靠壓貼,無粘結(jié)力，故不能用于負壓(yā)管道(dào)。判斷方法:襯裏(lǐ)變形(xíng)在現場一般無(wú)法判(pàn)别,現用(yòng)的判斷(duàn)方法是,在(zài)實際(jì)應用過程中發(fā)覺流(liú)量誤差較(jiào)大時,即将傳感器從工(gōng)藝管道上拆下後以肉(ròu)眼(yǎn)觀察(chá),但此時(shí)襯裏的故障往(wǎng)往已經形成。解(jiě)決方法(fǎ):用隔熱(rè)絕緣的方(fāng)法,法(fǎ)蘭和(hé)線圈盒間(jiān)增加隔熱(rè)措施,減少(shǎo)溫(wēn)差(chà)、減小(xiǎo)熱擴散(sàn),這(zhè)将在(zài)很大程度上改(gǎi)善(shàn)襯(chèn)裏内(nèi)外溫(wēn)差情(qíng)況,從(cóng)而降低滲透率(lǜ)和蒸(zhēng)汽在(zài)測量管壁内的(de)凝聚;加厚聚四氟乙烯(ptfe)襯(chèn)裏厚度;提供其(qí)它形(xíng)式的襯裏(lǐ)，如pfa和陶(táo)瓷襯裏(lǐ)。
7)外部強電(diàn)磁場(chǎng)幹擾。電磁流量(liàng)計信号失真(zhēn),輸(shū)出信号表(biǎo)現爲非線性或信号波動。故障(zhàng)原因:由于流量計流(liú)量信号小,易受外界(jiè)幹擾(rǎo)影響(xiǎng)，而幹擾(rǎo)源主要(yào)有管道(dào)雜散電(diàn)流、靜電(diàn)、電磁波(bō)和磁場等。電磁流量計的(de)設計(jì)制造應符合電磁兼(jiān)容性(xìng)要求,在規定輻射電(diàn)磁環境(jìng)下能正常工作。但(dàn)現場(chǎng)應用(yòng)表(biǎo)明(míng),強磁(cí)場幹(gàn)擾會導緻磁場回路飽和(hé)及外(wài)部磁:場進入電(diàn)磁流量計的磁場回路并(bìng)形成雜散(sàn)磁場(chǎng)而影響輸出信(xìn)号的線性(xìng)度。電(diàn)場幹擾則(zé)是由于噪聲(shēng)破壞測(cè)量管(guǎn)内(nèi)的電勢(shì)平(píng)衡造成輸出(chū)信号波動異常(cháng)。判斷方法:當輸出信号(hào)表現爲非線性時(shí)，可通(tōng)過(guò)專(zhuān)用的(de)模拟(nǐ)信号儀來判斷(duàn),如電(diàn)磁流量計轉換器的(de)輸出爲線性,可判斷(duàn)爲外(wài)界的磁場(chǎng)幹擾影(yǐng)響,反之(zhī)也有(yǒu)可(kě)能是電磁流(liú)量計本身的電(diàn)器故障。對(duì)電(diàn)場幹擾,可在(zài)先不加激(jī)磁(cí)電流時(shí)用示波器(qì)測量兩(liǎng)極間的電勢,其值(zhí)應爲(wèi)零，如測(cè)得(dé)有交(jiāo)流電(diàn)勢(shì),則可(kě)判(pàn)别爲漏電流等電場幹(gàn)擾。解決方法(fǎ):防止(zhǐ)磁場(chǎng)幹擾，通常隻有(yǒu)将電磁流量計(jì)傳感(gǎn)器的(de)安裝(zhuāng)位置遠離強磁場源(yuán)。強電場幹(gàn)擾的防(fáng)止,可采取增(zēng)強屏蔽等(děng)措施。如仍無效(xiào),則可将電磁流(liú)量傳感器與連(lián)接(jiē)管(guǎn)道(dào)絕緣。

8)電(diàn)纜的故障(zhàng)。流量(liàng)計在運行(háng)一段(duàn)時間後(hòu)(←般(bān)不是新裝(zhuāng)用表),出現(xiàn)工作(zuò)異常(cháng),具體(tǐ)表現(xiàn)爲測(cè)量值(zhí)變大或(huò)變(biàn)小,或者是(shì)不(bú)停地波動,且經(jīng)現(xiàn)場檢查已(yǐ)排除管道(dào)不滿管(guǎn).介質含(hán)氣等.上述現象(xiàng)的可能性。故障原因:這(zhè)類問題(tí)的産生一般與(yǔ)安裝維(wéi)護(hù)不當有關。未徹(chè)底做(zuò)好電(diàn)纜接頭處的防潮防水)等處理(lǐ).且(qiě)接頭處(chù)常用絞(jiǎo)接的方法連接(jiē)。
使用日(rì)久,且處于一個(gè)潮濕(shī)的環境中(zhōng),潮氣侵入電纜接頭,可(kě)能(néng)造(zào)成(chéng)以下--些(xiē)故(gù)障:
①信(xìn)号線(xiàn)對(duì)地絕緣(yuán)下降,引(yǐn)起倍号(hào)衰(shuāi)減(jiǎn),最終(zhōng)是測(cè)量結果偏(piān)小。
②信(xìn)号電纜接(jiē)地處(chù)按觸電阻變大(dà),使測(cè)量值變小(xiǎo),若該接觸電阻(zǔ)不穩(wěn)定,則測量(liàng)值無法(fǎ)穩(wěn)定，且易引入幹擾。
③勵(lì)磁線(xiàn)圈對(duì)地絕緣下(xià)降,造成測(cè)量結果偏(piān)小。
④勵磁回(huí)路電纜連(lián)接處(chù)接(jiē)觸(chù)電阻(zǔ)變大,使轉換器(qì)的勵磁(cí)回(huí)路處(chù)于非(fēi)恒流(liú)工作(zuò)區域，勵磁電流(liú)下降(jiàng),同(tóng)樣造成(chéng)測量(liàng)結果偏小。
⑤信号(hào)線.勵(lì)磁線(xiàn)對地絕緣(yuán)性能(néng)下降(jiàng),使得測量(liàng)結果遠大于正(zhèng)常的(de)數據。如這(zhè)種幹擾不(bú)穩定(dìng),對儀表的影響(xiǎng)也變(biàn)化(huà)不定,繼而出現波動。
⑥信(xìn)号電纜.勵磁電纜兩個連接頭(tóu)相靠較(jiào)近(jìn),就會産生(shēng)耦合作用(yòng)。通常能使(shǐ)實際運行結果(guǒ)增大(dà)幾(jǐ)成,此時(shí)儀表(biǎo)的零點變(biàn)化就(jiù)是由幹擾(rǎo)引起(qǐ)的。判斷(duàn)方法:對(duì)于這類(lèi)異常情(qíng)況,在排除(chú)流量(liàng)計其(qí)它(tā)幾類故(gù)障的(de)可能(néng)性後(hòu),就應檢查(chá)電纜是否有問(wèn)題,尤(yóu)其是電纜(lǎn)曾有(yǒu)中間接頭處(chù)。對(duì)于勵(lì)磁(cí)回(huí)路電(diàn)纜的故(gù)障,儀表(biǎo)維護人員隻要(yào)把(bǎ)現場(chǎng)的勵磁(cí)回路電阻(zǔ)測量值與(yǔ)廠“方(fāng)提供(gòng)的數據作比較即可(kě)得(dé)知問題(tí)所在(zài),繼而(ér)采取(qǔ)措施(shī)。對(duì)于由于信号(hào)線、勵磁線(xiàn)對地絕緣性能下降的(de)故(gù)障,可由儀表維(wéi)護人(rén)員在斷開(kāi)一根(gēn)勵磁線的(de)情況(kuàng)下,觀察(chá)儀(yí)表的(de)顯示(shì)或輸(shū)出信(xìn)号(hào)此時儀表應處于(yú)零流量的(de)狀态,若測(cè)量值(zhí)偏大,則可(kě)确定是信号線(xiàn).勵磁線的絕(jué)緣不良(liáng)或有(yǒu)耦合。解決方法:對(duì)于這種(zhǒng)由于電(diàn)纜的接(jiē)頭或(huò)絕緣等引(yǐn)起的故(gù)障,解決(jué)方法(fǎ)隻有更換(huàn)電纜(lǎn).

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