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電磁流量計

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電磁流量計故障分析和排除

來源:廣東省汕頭市質量計量監督檢測所作者:鄭淩超发表时间:2021-12-24 09:53:00

        摘要:当前,電磁流量計被广泛应用于各行各业,从工业领域到环保行业,从气体测量到水体测量,到处都可以看到電磁流量計的身影。作为一项测量仪器,保证其结果的精准程度是電磁流量計的很好任务。现从工作原理及使用特点入手,分析了電磁流量計产生故障的原因,在此基础上,就如何排除故障提出了解决措施。

 
        第二次工业革命给人类社会带来了电,在此推动下,各类设备、仪器如雨后春笋般出现,改变了人类的生活方式,也彻底颠覆了传统的生产方式。電磁流量計诞生于 20 世纪 50 年代~ 60 年代,如今,这一仪器已经被广泛应用于污水、氟化工、生产用水、自来水行业、医药以及钢铁等诸多方面,尤其在酸、碱、盐、含固体颗粒或纤维液体的流量检测上的应用。在上述方面,電磁流量計的测量结果有着较强的可靠性,但是,在工作过程中,電磁流量計偶尔也会出现故障,正确认识故障产生的原因并采取相应措施予以解决是提高结果精确度的前提。因此,分析電磁流量計仪表的故障及其解决措施就成为一项值得研究的课题。
 
1 電磁流量計简述
        法拉第电磁感应定律是電磁流量計工作的主要原理 [1],也是制作電磁流量計的核心原理。所谓電磁流量計,其实就是在法拉第电磁感应定律基础上制作而成的一种丈量导电液体体积流量的仪表,该制作技术是十分成熟的,且随着时代的进步,電磁流量計也在与时俱进,在数据结果上有了更高的精确度。早在 20 世纪 50 年代初,電磁流量計就实现了产业化应用。科学技术日新月异,社会进步一日千里,伴随着一系列新知识、新理念与新技术的出现,電磁流量計发展迅速,70 年代電磁流量計又取得了跳跃式的进步。到 2005 年,電磁流量計的全球产量已经达到 20 万台,这一数字不仅表明了電磁流量計的发展迅猛,同时也反映出電磁流量計在生产生活中有着广泛的应用。
 
        電磁流量計有着不同的型号,适用于不同的领域,从口径大小这一角度进行分类,可以将其划分为:大口径、中小口径、小口径以及微小口径。口径越小,在对卫生要求较高的行业就应用的越为普遍。除此之外 , 国家以及相关行业对電磁流量計也提出了一定的标准,依据国家标准 GB/T 4208《外壳防护等级(IP 代码)》和国际电工委员会 IEC 60529《外壳防护等级》关于电工电气商品机壳防护等级要求的规范 , 现较为普遍的等级有 IP65:防喷水型;IP67:電磁流量計传感器可用作短期内浸在水中;IP68:为深潜型,在一定的工作压力下适用长期性工作于水里或是地底。因此,在实践过程中,要根据检测对象来科学选择相应型号的電磁流量計,以保证结果的可信性。
 
2 電磁流量計的测量原理及使用特点
        法拉第电磁感应定律是電磁流量計工作所依托的主要原理。导体运动产生感应电势,电势大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比,依据此原理,结合相关公式以及電磁流量計的显示结果,便可计算得出答案。
 
        電磁流量計具有精度高、寿命长的特点,在化工、环保、冶金等多个领域和行业都有所应用。
 
3 导致電磁流量計出现故障的原因分析
        如上所述,電磁流量計有着广泛应用,但是電磁流量計在使用过程中有很多因素会影响電磁流量計的测量结果不准确。结合实践经验,本文将导致電磁流量計产生故障的原因概括为:管内液体未充满、液体中含有固相、因材质与被测介质不匹配而引发的故障、因人为因素造成的故障等。
 
3.1 管内液体未充满
        管内液体未充满是导致電磁流量計产生误差的重要原因。导致管内液体未充满的原因有多种,比较常见的是背压不足或流量传感器安装位置不良,同时,管内液体未充满程度不同,其故障表现也有所不同 [2],具体言之,若只有少量气体在水管管道中呈分层流或波状流,则故障现象表现为误差增加,即流量测量值与实际值不符;若流动状态呈现为气泡流或塞状流,除测量值与实际值不符外,还会因气相瞬间遮盖电表面而出现输出晃动等。因此,多种误差表现均指向管内液体未充满,在实践过程中,要正确辨别不同现象,理清其产生的实质原因。
 
3.2 液体中含有固相
        液体中含有固相,即:液体中含有粉状、颗粒或纤维等固体,液体中一旦含有固相便会导致多种故障产生:浆液噪声;电极表面玷污;导电沉积层或绝缘沉积层覆盖电极或衬里;衬里被磨损或被沉积物覆盖,流通截面积缩小等。
 
3.3 因材质与被测介质不匹配而引发的故障
        因材质与被测介质不匹配而引发故障的電磁流量計与介质接触的零部件有电与接地环,匹配失当除耐腐蚀问题外,主要是电表面效应。
 
3.4 人为因素导致的故障
        利用電磁流量計进行检测离不开工作人员的正确操作,由于人为因素所造成的误差,包括操作方式不当、误读、误算和视差等。其次,如上文所述,不同类别的電磁流量計适用于不同的场景,因此,在选择電磁流量計时,应当结合测量对象以及電磁流量計的特点,综合进行选择。
 
4 解决電磁流量計故障的有效措施
        正所谓“对症下药”,在明确電磁流量計可能会产生的各种故障后,就应当有的放矢,采取具有针对性的方式加以解决,在实践过程中,常常采用如下六种方式排除故障,即:电阻法;电流法;电压法;替代法;模拟信号法;波形法。
 
4.1 利用电阻法排除故障
        电阻法是排除電磁流量計故障的基础方法,也是最为普遍的方法。依据電磁流量計故障的不同,电阻法的具体使用方法也不同,流量计电源保险丝、励磁保险的通断,電磁流量計信号电缆、励磁电缆的通断等是较为普遍的方法。
 
4.2 采用电压法排除故障
        电压法排除故障的核心在于判断工作电源。可以用数字式万用表分别测两电极与地之间的极化电压,如果两次测量值接近且几乎相等,说明电极未被污染或被覆盖,否则说明电极已被污染或被覆盖。极化电压大小决定于电极材料的“电极电位”和液体的性质,测量值可能在几伏至几百伏之间。
 
4.3 采用替代法排除故障
        替代法,即将两个不同部位互换,用同一件正常的器具来对两个部位进行检查,以判断某一部位是否存在故障,在实践中,比较普遍的是将流量计的转换器、放大板进行互换以检验转换器是否存在故障。
 
4.4 采用模拟信号法排除故障
        电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路,用模拟信号发生器提供流量信号是非常普遍的一种方式。
 
4.5 采用波形法排除故障
采用关键点波形法排除故障建立在熟悉线路的基础上,電磁流量計检查内容为:外观检查、转换器特性试验、测量值校准、测量各部电压、测量绝缘电阻、确认电路等。仪表检查调整时因零点漂移,调整零点显得十分重要。
 
5 结束语
總而言之,電磁流量計如今已经渗透到各行各业,其检测结果将引导后续的一系列行为,保证其结果的精准至关重要。自 20 世纪 50 年代初诞生以来,在科学知识的加持下,在不断的改进中,電磁流量計有了巨大的进步。但是,受制于检测原理、检测特点、外界环境等因素,其检测结果仍然有所误差,主要原因有:管内液体未充满、液体中含有固相、因材质与被测介质不匹配而引发的故障、因人为因素造成的故障。在实际工作中,必须熟知其检测原理,清楚可能会导致故障的因素,并加以防范。希望本文提出的措施能够在实践中得到运用。