電磁流量計選型及常規(guī)故障檢測

念會濤

（云錫文山鋅銦冶煉有限公司，云錫 文山 663700）

1 背景

云錫文山鋅銦冶煉有限公司是年產(chǎn)10萬噸鋅60噸銦的一家大型冶煉企業(yè)，在生產(chǎn)現(xiàn)場有酸性、堿性、中性等介質(zhì)，且這些介質(zhì)多數(shù)都有較高的溫度，在現(xiàn)場使用的電磁流量計品牌多數(shù)為科隆的電磁流量計，其襯里材料用的基本都是聚四氟乙烯PTFE，電極材料用了含鉬不銹鋼SS316L、哈氏合金C、鉭三種材料，基于現(xiàn)場介質(zhì)種類較多，不同的介質(zhì)材料需選擇不同的襯里材料和電極材料，所有選型選對是很重要的，同時現(xiàn)場流程較長、較復(fù)雜我們使用了200多臺電磁流量計，問題頻發(fā)，所以就要求我們維護(hù)人員必須掌握電磁流量計的安裝要求及流量計的工作原理、常發(fā)故障，并能有效解決出現(xiàn)的問題。

2 工作原理

電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，可測流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20:1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá)3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(dǎo)率大于等于5us/cm的酸、堿鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。

但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應(yīng)力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由公式EX=BDV（1）確定。式中EX-感應(yīng)電勢；B-磁感應(yīng)強(qiáng)度，D-管道內(nèi)徑，v-液體的平均流速，然而體積流量qv等于流體的流速V與管道截面積（ΠD2）/4的乘積，將式（1）代入該公式得 ：QV=(ΠD/4B)＊EX。由公式可知，在管道直徑D已定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。如果知道被測介質(zhì)的密度也可求出質(zhì)量流量。

3 選型

（1）工藝管徑和流量范圍——決定流量計口徑及是否需要用異徑管。

（2）使用環(huán)境工況條件要素：防護(hù)等級、防爆要求、電源電壓、工藝管道材質(zhì)（金屬與絕緣管路）——決定接地法蘭的需求。

（3）被測介質(zhì)的理化性能:電導(dǎo)率、溫度、壓力、含氣泡，固體顆粒成分、腐蝕性——決定電極材料，型式、襯里材料。

（4）對儀表結(jié)構(gòu)要求——一體、分體選擇、分體型應(yīng)提供電纜長度需求。

（5）對儀表精度要求——確定使用轉(zhuǎn)換器規(guī)格。

（6）對儀表輸出信號、顯示內(nèi)容、通訊接口及自診斷功能的要求——決定轉(zhuǎn)換器型號。

（7）對儀表價格的心理價位

選型原則：保證滿足測量現(xiàn)場的工況條件；達(dá)到儀表使用的精度與功能要求；力求價格便宜適中

（8）電磁流量計電極材質(zhì)的選擇

含鉬不銹鋼SS316L/316Ti：主要用于生活工業(yè)用水、原水、下水、污水、稀酸、稀堿等弱腐蝕性酸、堿、鹽液。

哈氏合金C、哈氏合金B(yǎng)：弱酸、弱堿。

鈦：能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、氧化性酸（包括發(fā)煙硝酸）、有機(jī)酸、堿等的腐蝕，不耐較純的還原性酸（如硫酸、鹽酸）的腐蝕，但如酸中含有氧化劑時則耐酸腐蝕大為降低。

鉭：具有優(yōu)良的耐腐蝕性，和玻璃很相似，除了氫氟酸、堿外，幾乎能耐一切化學(xué)介質(zhì)（包括沸點的鹽酸、硝酸和175℃以下的硫酸）的腐蝕。在堿中不耐腐蝕。

鉑銥：抗腐蝕性能相當(dāng)廣泛。

低噪音電極：可選哈氏合金材質(zhì)或SS316材質(zhì)，可適應(yīng)于漿料和纖維介質(zhì)。

（9）電磁流量計襯里的選擇

應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性，磨損性及溫度來選擇。硬橡膠及氯丁橡膠，可耐一般的弱酸，堿腐蝕，耐溫80℃，氯丁橡膠有耐磨性，聚四氟乙烯幾乎能耐除熱磷酸以外的強(qiáng)酸、堿腐蝕，介質(zhì)溫度可達(dá)180℃，但不耐磨損。聚氨酯橡o膠有較好的耐磨損性，但不耐酸、堿腐蝕。耐溫度性也差，介質(zhì)溫度小于65℃。

在我們現(xiàn)場多數(shù)溫度較高，所以大多使用聚四氟已烯材質(zhì)的襯里。

4 安裝要求

（1）傳感器上箭頭方向必須與實際流量方向一致（如反向安裝，轉(zhuǎn)換器菜單中流動方向一項必須更正）。

（2）安裝必須保證傳感器所在的管道在測量時是滿管的，可參考下面幾種安裝方式。

（3）必須確保前5DN后2DN的直管段。

（4）傳感器和轉(zhuǎn)換器必須良好接地。

接地含義。給信號源參考零電位，使被測介質(zhì)與大地相連通；安全性要求（如雷擊）；抗外界干擾；接地點離傳感器越近越好,絕不能與其它設(shè)備接地點相連接，要求接地電阻≤10Ω。

接地要求。電磁流量計變送器外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管及變送器兩端的管道都要接地且單獨設(shè)置接地點，絕不能接在電機(jī)電氣等公用地線或上下水官道上；轉(zhuǎn)換器部分已通過電纜線接地，毋須再行接地，以免因電位不同而引入干擾。

帶接地環(huán)的接地方法。如工藝管道為絕緣材料，須配用接地環(huán)穩(wěn)定邊界條件，提高測量定性和精度。另外，有些電磁流量計有內(nèi)置接地，在這種情況下可以不裝接地環(huán)。不過，最好都裝。

5 電磁流量計故障檢測方法

5.1 檢測傳感器電極故障測量方法

當(dāng)管道內(nèi)無介質(zhì)時，電極間絕緣。

R1、2≥20 MΩ

R1、3≥20 MΩ

R2、3≥20 MΩ

當(dāng)管道內(nèi)有介質(zhì)時，電極間電阻與儀表口徑、介質(zhì)電導(dǎo)率有關(guān)，口徑越大電阻越大、電導(dǎo)率越高電阻越小。

對于100mm口徑儀表、介質(zhì)是自來水，電極間的電阻大約是：

R1、2=300---600 kΩ

R1、3=300---600 kΩ

R2、3=300---600 kΩ

請注意它們是相互對稱的。

5.2 檢測傳感器線圈故障方法

線圈電阻7、8端子的電阻在100歐左右，且數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定基本不會波動1歐以內(nèi)。如果達(dá)到千歐級別的電阻，說明線圈有問題。

5.3 顯示數(shù)據(jù)波動

可檢查管道里面是不是有空氣；管道是不是滿管；實際流量是否確實是波動。

5.4 電極結(jié)垢的簡易方法

當(dāng)電極間電阻R1、2、R1、3、R2、3偏大或不對稱時，將傳感器2、3號線接到轉(zhuǎn)換器7、8號端約十分鐘，恢復(fù)正常接線。

其原理是：原線圈供電回路對電極供電，在電極表面對介質(zhì)電解，形成氣泡帶走結(jié)垢。如果此辦法行試了不行，就需拆下傳感器進(jìn)行清理，在清理的過程中注意不能用水進(jìn)行沖洗，否則會導(dǎo)致電極結(jié)一層氧化膜，在開機(jī)時會長時間無法正常工作。