1 引言

    某厂在装置试运行及开工期间，多台电磁流量计发生故障，不但造成了很大的经济损失，而且由于一些重要的流量无法监控，严重影响了正常运行。本文对流量计大面积故障的原因进行了分析并提出了改进措施。

    2 电磁流量计的工作原理及结构

    由法拉第电磁感应定律可知，导体在磁场中运动而切割磁力线时，导体中会产生感应电势，并存在如下对应关系：

    E=KBDV

    式中：E为感应电势；B为磁场程度；D为导体宽度；V为垂直于磁力线方向的流体速度。

    电磁流量计工作正是基于以上原理。完整的电磁流量计系统包括流量管和基于微处理器的磁性流量计变送器两部分。流量管可以垂直地或水平地安装在工艺管线上。位于流量管对面的线圈产生一个磁场，经过该磁场的导电性液体产生一个电压，该电压由两个电极测出。变送器控制磁场的生成并检测由电极测出的电压，根据检测到的电压，变送器计量流量并生成与该流量成正比的模拟和频率输出信号。

    由于电磁流量计的测量导管直接安装在工艺管线上，导管内无可动部件或突出于管道内部的部件，因而压力损失很小，输出电流与流量间具有线性关系，不受液体的物理性质（温度、压力及粘度等）影响。此外，由于传感元件不与测量介质接触，因此电磁流量计可以测量含有颗粒、悬浮物以及腐蚀性介质的流量。因上述特点，电磁流量计在PTA装置中到了广泛应用。但是由于种种原因，这些流量计中近一半投用后一直不能正常运行，有的开工中出现严重损坏，导致数十个回路无法监控，造成很大影响。

    3 流量计故障的主要原因

    3.1 介质温度的影响

    电磁流量计的测量管一般用非导磁的高阻材料（如不锈钢）制成，同时，在测量导管内壁与电极之间装有绝缘衬里，一是防止两电极被金属导管所短路，二是防止导管被腐蚀，并使内壁光滑。衬里材料视工作温度不同而不同，例如8705型流量管，采用聚四氟乙烯内衬，工作温度最高达177℃。如果测量的介质温度长时间超过这个温度，将导致流量管的衬里材料发生膨胀、变形和质变，最终导致流量管损坏。在PTA装置开工过程中，有的流量计因温度过高造成损坏，例如22FT701C，该表所测量的介质正常操作温度为55℃，而选用的流量管的最高工作温度为130℃，开工时该表投用后不到10min，就出现线圈断裂，造成流量管损坏，这属于仪表选型不当。此外，装置开工前，工艺人员用蒸汽对管线进行吹扫，如果不事先拆除管线上的流量管，也很容易造成流量计损坏。

    3.2 环境温度的影响

    PTA装置使用的电磁流量计大多用来测量含有固体颗粒及浆料的混合物流量，为了保证浆料不凝固，不但管道内介质温度很高，管道外一般设计有伴热管线，而且两者用很厚的保温材料包在一起。由于施工不当，很多电磁流量计的流量管也包在里面，甚至有的伴热管线还要在流量管上缠绕几圈，伴热一般采用0.35MPa蒸汽，温度达150℃左右。因此，流量管周围的环境温度很高，最高达100℃以上，而电磁流量计要求的最高环境温度为60℃，仪表长时间工作在高温环境下，导致仪表故障率很高。

    3.3 接地不当及外界干扰影响流量计正常工作

    电磁流量计的信号比较微弱，满量程时只有2.5-8mV，流量很小时，输出只有几微状，外界略有干扰就能影响测量的精度，因此，电磁流量计对接地要求很严格。变送器的外壳、屏蔽线、测量导管以及导管两端的管道都要接地，并且要求单独设置接地点。PTA装置仪表投用初期，发现很多电磁流量计指示波动且幅度很大，经常出现超量程现象。通过分析及试验，认为一方面是由于仪表的灵敏度过高，而主要原因是由于施工不当而造成检测部分受外界干扰，这主要体现在以下几个方面。

    ①某些变送器和流量管之间两条屏蔽线没有连接在两端，在流量管一端进行悬空，这是严格禁止的。此外，另有一些屏蔽线虽然没有悬空，但是两根线连接到一个端子上，因效果不好而影响测量精度。

    ②根据仪表安装规范，变送器和流量管之间信号电缆在接线处屏蔽层的剥离长度不能超过0.5英寸（13mm），如果露出较多导线，很可能在系统中出现电噪音问题，导致仪表指示波动。而PTA装置仪表安装过程中，信号电缆剥离的屏蔽层，即露出的导线长度最短都在90mm以上，最长达140mm，这是影响仪表正常工作的—个重要原因。

    ③流量管、内衬保护装置以及管道之间接地连接线损坏或因被腐蚀而连接不好，有些甚至没有连接。

    ④某些变送器受周围大功率电机以及电力设备漏地电流影响，在回路中产生干扰电势。

    3.4 施工不规范

    为了减少由工艺管线上的弯道、阀门和异径管产生的扰动，流量管安装过程中要求前后各有至少10D和5D的直管线。而PTA装置中，由于工艺复杂、管线稠密，一些仪表安装根本达不到该要求，这是仪表指示波动的一个重要原因。此外，某些流量管前后的工艺管线没有固定，当有介质流动时，流量管随管道震荡，导致流量管受力过大而损坏。

    3.5 维护不到位

    由于施工中存在问题较多，加上仪表维护不到位，先后出现流量管及变送器接线盒进水问题，而未能及时发现；同时由于维护人员在仪表使用和维护方面未经过正规培训，在使用初期，对出现的问题及故障不能及时处理。

    4 改进措施

    ①在承包商及设计部门的指导下，对因温度过高而不能满足使用条件的部分流量计重新进行选型，最终选用以聚四氟乙烯为内衬的8705型流量管，温度范围为-20-177℃。

    ②将所有流量管上缠绕的伴热线去掉，将伴热线绕过流量管，并将保温材料去掉，使仪表工作在要求的温度范围内。

    ③按厂商提供的接地规范对流量计的接线进行整改，将屏蔽线分别连接到变送器和流量管两端，把剥离较长的信号线多余部分增加屏蔽层，将两根屏蔽线分开，并确保连接牢固。

    ④将流量管两端的工艺管线增加支援，并确保两端连接法兰在同一水平面上，使流量管尽可能不受力。同时，对直管段长度达不到要求的工艺管线进行更换。

    ⑤加大巡检及维护力度。每天两次对所有电磁流量计进行巡检检查，对出现的问题及时处理，定期对流量管内的沉积物及电极进行清理。

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