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第八节   故障分析和案例(1)

本章前面已对故障源头作了一些描述,本节将进一步讨论,并例举13个具体案例。这些案例除注明外均为笔者及其同事们的实践经验。一种故障源头会表现出多种故障现象,汇总如表7-2所示。

表7-2  电磁流量计故障源和故障现象汇总表

故障源

故障现象

类别

名称

1.无信号输出

2.输出晃动

3. 零点不稳

4.流量测量值与应用参比值不符

5.输出超满度

-、

1.安装不善

 

 

2.未满管

①少量气体,呈分层流

 

 

 

②气体增加,呈分层流或波状流

 

 

 

③呈气泡流或塞状流   

     

 

④液位在电极以下

       

3.管系潴留气体

 

 

 

4.管系吸入气泡

 

 

 

5.往复泵或控制阀振荡产生脉动

 

 

 

6.使用过程中流动状态变化

     

 

二、

1.液体中含有气体

 

 

 

2.液体中含有固相

 

①浆液噪声

 

     

②电极被污染

 

   

③导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里

 

   

④衬里被磨损或被沉积改变流通面积

     

 

3.电导率不均匀或接近阀值

 

   

4.与液体接触件材料失配

     

5.流动噪声

 

     

三、

1.强磁场

 

     

2.强电磁波

 

     

3.管道杂散电流

 

     

4.地电位变化

   

 

5.潮气浸入

 

 

 一、管道系统和相关设备类

  源自管道系统和相关设备引起的电磁流量计故障源主要有以下几种。(1)安装不善;(2)未满管;(3)管系储留气体;(4)不断吸入气体;(5)往复泵或控制阀振荡产生的脉动流;(6)使用过程中流动状态变化。

1.安装不善

 安装不善的表现在:(1)流量传感器与连接管道间内径匹配失当,相差过大,GB/T18659-2002规定:在没有制造厂推荐的情况下,连接管内径不得小于流量传感器内径,不得大于内径的3%;(2)流量传感器与管道间垫圈突入流通通道;(3)邻近流量传感器前挠流件产生严重流速分布畸变或旋转流,直管段不足。这些原因主要引起流量测量值与实际不符,有时也会出现输出晃动。

案例1  本实例虽非安装不善直接引起的,但其因故却与流量传感器进入端垫圈进入流通通道相同。

上海某水厂两根输水管各用二台串联DN1400仪表计量出厂成品水,分别由发送方(水厂)和接收方掌握。第一台传感器上游离全开蝶阀距离约5m与下游第2台传感器相距约2.5m,上游直管段长度略嫌不足。1997年启用,发现其中一根管线两台仪表计量值相差15%,半年后差值略有减小,为10%。除未检查传感器测量管内部状况外,作了全面检查和分析,未找到故障原因,成为悬案。直到1998年下半年卸下传感器发现进口管道水泥衬里大块脱落,堆积在传感器进口处高度达300~350mm(目侧)。这些堆积物导致进入传感器的水流流速分布严重畸变,即管道下部约有0.25D高度的弓形截面障碍物挡住了水流。清除障碍即恢复正常。对于差值半年后从15%减小到10%,可以解释为开始时堆积高度比300~350mm高,在流动冲刷下高度降低,差值也随着减小。大口径流量传感器卸下管线或进入管道检查内部,必须停止流动,涉及面广,通常只能在排除其他故障的可能性后,放到最后进行。

2.未满管

由于背压不足或流量传感器安装位置不良,致使其测量管内液体未能充满,故障现象因不充满程度和流动状况有不同表现。若少量气体在水平管道中呈分层流或波状流,故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符;若流动是气泡流或塞状流,故障现象除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电极表面而出现输出晃动。若水平管道分层流中流通面积气相部分增大,即液体未满管程度增大,亦会出现输出晃动。若液体未满管到液体表面在电极以下,则会出现输出超满度现象。

案例2  某造船厂有一台DN80mm电磁流量计测量水流量,运行人员反映关闭阀流量为零时,输出反而达到满度值。现场检查发现传感器下游仅有一段短管,水直接排入大气,截止阀却装在传感器上游(如图6-17虚线1位置),阀关后传感器测量管内水全部排空。将阀改装到位置2,故障便迎刃而解。这类故障原因在售后服务事例中是经常碰到的,当属工程设计之误。

3.管系潴留气体

管系潴留气体的一种原因是启用前未能排净管内空气,剩留气体积聚在管系高点,流动时被液体夹带,呈气泡状流出;另一原因是液体中夹带小气泡逐渐聚集,潴留在管系高点。故障表现为流量测量值和实际值不符以及输出晃动。

案例3  南京某石化厂以DN1000mm管道引长江水,管道长10km顺地势起伏途径小丘,在小丘顶装DN700mm仪表。管系投入运行,电磁流量计不能正常工作,经现场检查发现电磁流量传感器及其附近有水流声的不正常现象。初步分析认为管系启用后未能将管道内空气排净,而工程设计未在高点装排气阀而无法放气。测量电极信号高达4mV(大部分为干扰电势),因不能停水无法进一步检查和排除故障。数月后制造厂维修人员再次随访,此时不再有水流声,因经过一段时间流动,剩留空气随水流带走,重新调试即能使之正常运行。

案例4 广西某水厂在效区山头设置清水池,利用水池高度势能发送成品水。运行人员反映计量出水量的DN700mm电磁流量计有时流量显示不稳,晃动达10%~20%,误差也大,估计相差约20%。现场考查发现水池如图7-8所示安装流量传感器,水位高度不足就会卷入气泡,甚至流量传感器测量管内不能充满。如水位降至A线时,虽高出吸入口顶端,但高处不多,还会在C处产生旋涡,将水位表面空气卷入形成气泡,使显示晃动;若水位降到B,测量管将不满管。建议如图虚线所示装一弯头,扩大水池有效容量,减少吸入气泡的机会,弥补原设计的不足,这类实例是经常遇到的。

           图7-8  易卷入气泡安装

4.往复泵或控制阀振荡产生脉动流

 往复泵泵送液而测量点又未远离泵,脉动流会使电磁流量计输出晃动,有时候还会产生测量误差。为减缓脉动对仪表的影响,通常可采取提高电磁流量计励磁频率或增加电阻尼;在管系方面可增装气室等阻尼装置。管系流量控制失配使控制阀启闭振荡也会形成脉动流。

5.使用过程中流动状态变化

通常仪表调试正常运行一段时期后,也会因流动状态变化而出现故障。虽然这种故障原因出现概率不高,但在分析故障原因时不应忘记这一因素。

案例5  这是一个悬挂在液流中的剥离衬里片摆动,随着液流形成脉动流的罕见实例。江西某铜矿冶厂装有若干台电磁流量计测量含粉状固相的浆液,几年来一直使用正常。到1998年7月用户反映其中一台DN600mm仪表出现输出晃动高达满度值的50%~100%。现场检查仪表本身均正常,并且巡视和询问得悉流动动力源未改动,不会新产生流动波动,也排除了使用环境变坏新引入干扰的可能性。总体印象是仪表正常,安装和环境条件符合要求。当时因不能停流卸下和检查流量传感器隐蔽部分及其邻近管道状况,一时未找出故障原因。直到月余后该厂停车检修,发现流量传感器附近上游衬有橡胶衬里的U型管内,大片橡胶衬里脱落,悬挂于管内,随液体流动而摆动,造成流动波动,仪表如实反映,形成输出晃动。新换上U型管后,大幅输出晃动就不再出现了。

案例6  鱼在管内洄游,输出信号出现大尖峰,本案例取自一则国外报道,是在美国发生的[5]

大口径电磁流量计监测火电厂冷凝器冷却海水流量,从记录纸上看到仪表偶尔出现大尖峰信号。数度现场检查,因干扰噪声瞬现即逝,检查时捕捉不到,也未发现周围有产生电气噪声等异常情况。用户曾有人提出也许有鱼在流量传感器内流动的想法,当时认为排放口有细网目网柵挡住和流量传感器上游不可能有鱼进入而被否定了。但事后做了一个实验,将电磁流量计安装于小型水槽,放入金鱼观察,金鱼钻入电磁流量传感器,仪表果然出现尖峰噪声。以后,当初提问者告,在排放通道中确实见到了鱼影,是由鱼苗经网柵钻入排放管道后长大为成鱼。

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