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淺析腐蝕性汙水管道流量計常見故障檢測判別方法及處理措施

點選次數•·₪:917 釋出時間•·₪:2020-11-07 07:06:41
要說目前在工業生產流程中使用最廣泛的流量計品種☁│,腐蝕性汙水管道流量計可算一種☁│,該流量計因其獨特的優點☁│,受到廣大使用者的青睞☁│,特別是在測量各類水基介質的流量過程中☁│,更是得到了大量的應用₪₪。腐蝕性汙水管道流量計作為一種智慧化的精密數字儀表☁│,執行過程中會受到各種不利因素的影響☁│,而導致其執行產生故障₪₪。如何準確地對儀表的故障因素進行辨別與判定☁│,一直受到男內外使用者以及研發生產企業的關注₪₪。德國化工測量與調節技術標準化委員會NAMUR就曾經就腐蝕性汙水管道流量計使用者和製造者中間作過腐蝕性汙水管道流量計在應用過程中主要故障及其成因的統計, 根據其調查結果一共總結了8 種典型流量計故障, 同時按照故障發生而影響腐蝕性汙水管道流量計使用的重要程度撰寫VDI- NAMUR- WIB 2650 指導原則☁│,關於腐蝕性汙水管道流量計的故障線上診斷要求列表如下(見表1 所示) , 此表格包含了實際應用中會遇到的絕大多數故障型別₪₪。凱銘儀表科技有限公司是專業生產腐蝕性汙水管道流量計的廠家☁│,根據多年實踐, 對腐蝕性汙水管道流量計的這些常見故障的成因·◕╃▩、檢測判別方法以及對故障的處理方式作簡要闡述, 僅供廣大讀者參考₪₪。
優先程度 典型的故障
1
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3
3
4
4
液體中含有氣泡
電極腐蝕
電導率過低
襯裡變形
電極結垢
外部干擾磁場或電場
電極短路(金屬顆粒)
一·◕╃▩、測量液體介質含有氣泡的現象
液體中含有氣泡的現象導致測量不準或測量值波動( 輸出波動)₪₪。成因: 液體中泡狀氣體的形成有從外界吸入和液體中溶解氣體( 空氣) 轉變成遊離狀氣泡兩種途徑₪₪。若液體中含有較大氣泡, 則因擦過電極時能遮蓋整個電極, 使流量訊號輸入迴路瞬間開路, 導致輸出訊號出現晃動₪₪。判別方法: 最簡單的判別方法是當遇到晃動時, 切斷磁場的勵磁迴路電流, 如果此時儀表依然有顯示且不穩定時, 說明大多是由於泡影響造成₪₪。如果此時以指標式萬用表測量電極電阻, 可測量到電極的迴路電阻要比正常時高, 但該測試需要靠專業人員長期積累的測試經驗和資料₪₪。圖1更換安裝位置解決方法: 對於被測介質中含有空氣的情況, 如果判斷是由安裝位置引起的, 如因腐蝕性汙水管道流量計裝在管系高點而瀦留氣體或外界吸入空氣造成流量計晃動的話, 更換安裝位置是最徹底的解決方法, 如圖1 所示, 在管線最低點或採用U 型管安裝₪₪。但很多應用情況是口徑較大或者安裝的位置不易改換, 建議在流量計上游安裝集氣包和排氣閥, 如圖2 所示₪₪。一臺DN2200 口徑的腐蝕性汙水管道流量計, 因氣泡造成顯示的晃動約可達20~ 50%, 在安裝了排氣裝置後, 測量即恢復正常₪₪。安裝有排氣裝置的智慧腐蝕性汙水管道流量計₪₪。

二·◕╃▩、測量管道處於非滿管狀態
非滿管現象可以看作液體中含有氣泡的一種極端情況₪₪。成因: 液體未充滿管道可分為液麵高度高於測量電極水平面或低於水平面兩種情況₪₪。當管內液麵高於電極水平面時, 若管系的前後直管段比較理想時, 腐蝕性汙水管道流量計的測量大多能夠穩定, 但流量計所計量的液體體積包含了管內的氣體體積, 故這種測量存在著很大的測量誤差₪₪。當管內液麵高度低於電極表面時, 此時電極在空氣中, 測量回路實際處於開路狀態₪₪。腐蝕性汙水管道流量計的測量值和輸出處於一種隨機的狀態, 不停地晃動或是滿度₪₪。非滿管的情況多出現在靠流體自流或流量計後無任何背壓的直接排放口, 例如在汙水行業經常遇到₪₪。判別方法: 可採用前述氣泡判別的方法, 此時以指標式萬用表測量電極電阻, 可發現電極的迴路電阻明顯變高, 若以水對比, 國產MF30 萬用表以1K 的量程測量, 所測得的阻值不會大於100k , 大於此值, 可絕對判定電極迴路異常, 在排除電纜開路的前提下, 判定空管是可信的₪₪。如果條件允許的話, 還可觀察流量計後端液體排放口( 如圖3 所示) , 當排放出的液體明顯不充滿即可判斷腐蝕性汙水管道流量計安裝為非滿管₪₪。腐蝕後的電極解決方法: 在流量計安裝時儘量避免出現非滿管的情況₪₪。如前面提及的在管線最低端安裝或有意將流量計安裝在U 型管道₪₪。另外, 現在市場上已有能夠在非滿管情況下測量的智慧腐蝕性汙水管道流量計₪₪。
三·◕╃▩、腐蝕性汙水管道流量計的測量電極腐蝕
現象: 在排除氣泡的因素後有因電極腐蝕而造成測量值晃動的情況, 且都以感測器失效而告終₪₪。成因: 由於電極材料的選擇不當造成電極為被測液體所腐蝕, 從而導致流量計輸出晃動₪₪。圖5 IFC300 噪聲取樣圖判別方法: 由於電極材料不耐腐蝕所造成的故障只有在電極被腐蝕後才會表現出來, 之前通常無法判別₪₪。電極一旦被腐蝕後, 所造成的結果如圖4 示( 右邊圖6.. IFC300 噪聲放大計算方法為完好的電極, 左邊是腐蝕後的電極) ₪₪。對此的解決方法, 只有更換新的電極₪₪。傳統的電極腐蝕故障診斷處理都屬於事後維護處理的方法₪₪。當前市場上最新的腐蝕性汙水管道流量計從因電極腐蝕形成的電極噪聲入手, 對電極腐蝕形成的噪聲進行分析處理, 從而給出量化的腐蝕判斷依據₪₪。如OPTIFLUX 的IFC300 腐蝕性汙水管道流量計可經過噪聲量化處理軟體對流量測量訊號中夾雜的噪聲訊號進行分離處理, 當噪聲訊號超過預設值時即報警( 如圖5 和圖6 所示) ₪₪。
四·◕╃▩、腐蝕性汙水管道流量計的電極結垢及電極短路
現象: 電極短路的判別比較簡單, 若被測介質中含有金屬物質時, 電極短路較易診斷, 此時測量值明顯偏小或趨於零₪₪。但這種現象在日常執行中並不多見₪₪。因腐蝕性汙水管道流量計經常應用於原水和汙水等計量環境, 電極結垢的發生機率較高₪₪。當電極結垢時, 表現為訊號逐漸減小, 直至絕緣而使得訊號迴路開路, 此時流量訊號被隔絕₪₪。成因: 當被測介質的粘度較高時, 易在管壁附著和沉澱, 若附著的介質是比被測液體電導率高的導電物質, 則訊號電勢被分流而不能工作, 即電極短路, 若是非導電層, 就是我們日常所說的電極結垢, 則使電極開路而不能工作₪₪。判別方法: 令附著層的附加示值誤差為..E, 則..E = 2 1+ ..w ..f + 1- ..w ..f 1- 2t d - 1 式中: t 為附著層厚度; d 為測量管內徑; ..w ·◕╃▩、..f 分別為附著層·◕╃▩、液體電導率₪₪。若附著於襯裡管壁異物層為氧化鐵鏽層, 或以金屬為主要成份的染料, 其電導率大於液體電導率, 測得的流量值將比實際流量值低; 若為碳酸鈣等水垢層, 其電導率低於液體, 測得的流量值將低於實際流量₪₪。若附著層電導率與液體相同, 按式計算附加誤差為零, 但此只侷限於附著層厚度小的條件, 譬如2t/ d 要小於10%, 因為相同流量有附著層時流通截面積減小, 但平均流速增加, 相互間可抵消, 也只能說附加誤差可忽略₪₪。解決方法: 建議選用不易附著的尖形或半球形突出電極·◕╃▩、可更換式電極·◕╃▩、刮刀式清垢電極等₪₪。刮刀式電極可在感測器外定期手動刮除沉垢₪₪。也有暫時斷開測量電路, 在電極間通以短時間的低壓大電流, 焚燒清除油脂類附著層₪₪。易產生附著層的場合採用提高流速以達到自清掃管壁的目的是一個比較有效的方法, 當然採用易清洗的管道連線是一個比較徹底的方法₪₪。
五·◕╃▩、腐蝕性汙水管道流量計所測量介質的電導率過低
現象: 電導率低於閾值( 下限值) 會產生測量誤差直至不能穩定工作, 使用時出現晃動現象, 電導率超過閾值即使再變化時, 此時測量的示值誤差幾乎恆定₪₪。通常儀表製造廠規範中規定的下限值是指在較理想的條件下可測量的最低值, 而實際使用條件不可能都很理想₪₪。例如當腐蝕性汙水管道流量計規範中規定的下限值為5..S/ cm, 實際使用時即出現輸出晃動₪₪。圖7.. 接液電阻測量圖8.熱擴散現象判別方法: 液體電導率可查閱附錄或有關手冊, 若缺少現成資料時, 則可用電導率儀取樣測定₪₪。但有時候現場並不配備電導率儀, 因此, 最簡單的方法可以用萬用表測出液體的接液電阻, 再用同樣的方法測試現場普通自來水的接液電阻, 比較兩者的測試結果, 若介質的接液電阻比自來水大一個數量級, 此時介質的電導率約為30~ 50..S/ cm( 自來水一般為30~ 50..S/ cm) ₪₪。由於接液電阻和電導率是反比關係, 所以直接以所測得的接液電阻的大小進行判別也可以₪₪。下式即是一接液電阻的經驗公式R = 1..d 式中: 為液體電導率, d 為電極直徑₪₪。如當液體電導率為5 -10- 6..S/ cm, 電極直徑1cm 時, 接液電阻R 計算得200k..₪₪。所以任何接液電阻值大於該值的液體都可認為液體電導率過低不適合使用常規的腐蝕性汙水管道流量計₪₪。解決方法: 電導率過低超出了儀表所容許的測量範圍, 此時唯一的解決方法是選用其它能滿足要求的低電導率腐蝕性汙水管道流量計( 如電容式腐蝕性汙水管道流量計) 或者是其它原理的流量計₪₪。
六·◕╃▩、腐蝕性汙水管道流量計的襯裡變形
現象: 測量不準確或感測器損壞₪₪。成因: 襯裡變形, 大多發生在氟塑膠的襯裡, 造成這種現象的原因有兩種: 一是蒸氣滲透引起氟塑膠襯裡的熱擴散現象( 如圖8 所示) , 所謂熱擴散是當管道內介質( 氣體或蒸氣) 流過氟塑膠襯裡時所發生的自然的物理現象, 通常滲透的程度主要取決於襯裡材料·◕╃▩、液體和蒸氣的型別·◕╃▩、襯裡的厚度( 當襯裡的厚度增加時滲透程度則相應減小) ·◕╃▩、襯裡內外的溫差( 當襯裡內外溫差很大時滲透則加劇) 和管道壓力等多個因素₪₪。二是氟塑膠襯裡特別是聚四氟( PTFE) 襯裡本身的工藝結構, 因為聚四氟與管壁間僅靠壓貼, 無粘結力, 故不能用於負壓管道₪₪。如圖9 所示為在高溫應用場合管道瞬時形成負壓後的襯裡變形₪₪。隔熱絕緣措施判別方法: 襯裡變形在現場一般無法判別, 現用的判斷方法是, 在實際應用過程中發覺流量誤差較大時, 即將感測器從工藝管道上拆下後以肉眼觀察, 但此時襯裡的故障往往已經形成₪₪。解決方法: 隔熱絕緣的方法如圖 所示, 法蘭和線圈盒間增加隔熱措施, 減小溫差·◕╃▩、減小熱擴散, 這將在很大程度上改善襯裡內外溫差情況, 從而降低滲透率和蒸汽在測量管壁內的凝聚; 加厚聚四氟( PTFE) 襯裡厚度; 提供其它形式的襯裡, 如PFA 和陶瓷襯裡₪₪。
七·◕╃▩、外部強電磁場對於腐蝕性汙水管道流量計的干擾
現象: 腐蝕性汙水管道流量計訊號失真, 輸出訊號表現為非線性或訊號晃動₪₪。成因: 由於流量訊號小易受外界影響, 而源主要有管道雜散電流·◕╃▩、靜電·◕╃▩、電磁波和磁場等₪₪。腐蝕性汙水管道流量計的設計製造應符合電磁相容性要求, 在規定輻射電磁場環境下能正常工作₪₪。但現場應用表明, 強磁場( 如在電解廠和較大的電融爐附近) 會導致磁場迴路飽和及外部磁場進入腐蝕性汙水管道流量計的磁場迴路並形成雜散磁場而影響輸出的線性度₪₪。電場則是由於噪聲破壞測量管內的電勢平衡造成輸出訊號波動異常₪₪。判別方法: 當輸出訊號表現為非線性時, 可透過專用的模擬訊號儀來判斷, 如腐蝕性汙水管道流量計轉換器的輸出為線性, 可判別為外界的磁場影響, 反之也有可能是腐蝕性汙水管道流量計本身的電器故障₪₪。對電場, 可在先不加激磁電流時用示波器測量兩極間的電勢, 其值應為零, 如測得有交流電勢, 則可判別為漏電流等電場₪₪。解決方法: 防止磁場, 通常只有將電磁流量感測器的安裝位置遠離強磁場源₪₪。強電場的防止, 可採取增強遮蔽等措施₪₪。如仍無效, 則可將電磁流量感測器與連線管道絕緣, 如圖11 所示₪₪。圖11 中, V1 和V2 為接地線( 由製造廠提供) ; PE 為功能接地線, 使用者自備; D1·◕╃▩、D2·◕╃▩、D3 為密封墊片; E 為接地環; Y 為接線盒或訊號轉換器; L 為連線導線, 其截面積..4mm2; I 為所有連線部分外部絕緣; F·◕╃▩、PF 為法蘭₪₪。這一措施也適用於有陰極保護電流或雜散電流的管道, 作為試排除管道電流影響的方法☁│,感測器與連線管道的絕緣連線圖
八·◕╃▩、傳輸電纜的故障
現象: 反映腐蝕性汙水管道流量計在執行一段時間後( 一般不是新裝用表) , 出現工作異常, 具體表現為測量值變大或變小, 或者是不停地波動, 且經現場檢查已排除管道不滿管·◕╃▩、介質含氣等上述現象的可能性₪₪。成因: 這類問題的產生與使用者的安裝·◕╃▩、維護不當有關₪₪。由於管道絕大多數是埋敷在地下, 感測器具有IP68 防護結構, 轉換器安裝在儀表箱或室內, 兩者透過電纜連線₪₪。由於地面沉陷等現場情況的變化, 感測器和轉換器的相對安裝位置有了變動, 或者是因故而移動了儀表的安裝位置而引起電纜的短缺, 施工單位或是使用者簡單地用電纜予以續接加長(如圖12 所示) , 並未徹底做好電纜接頭處的防潮( 防水) 等處理, 且接頭處常用絞接的方法連線₪₪。使用日久, 如果恰逢該接頭處於一個潮溼的環境, 如儀表井·◕╃▩、電纜溝等, 潮氣侵入電纜接頭, 可能造成以下一些故障: 12 訊號線對地絕緣下降, 引起訊號衰減, 最終是測量結果偏小₪₪。訊號電纜連線處接觸電阻變大, 使測量值變小, 若該接觸電阻不穩定, 則測量值無法穩定, 且易引入₪₪。勵磁線圈對地絕緣下降, 造成測量結果偏小☁│,勵磁迴路電纜連線處接觸電阻變大, 使轉換器的勵磁迴路處於非恆流工作區域, 勵磁電流下降, 同樣造成測量結果偏小₪₪。若該接觸電阻不穩定, 則測量值出現波動₪₪。訊號線·◕╃▩、勵磁線對地絕緣效能下降, 使得測量結果遠大於正常的資料₪₪。如這種不穩定, 對儀表的影響也變化不定, 繼而出現波動₪₪。訊號電纜·◕╃▩、勵磁電纜兩個連線頭相靠較近, 就會產生耦合作用₪₪。通常能使實際執行結果增大幾成, 此時儀表的零點變化就是由引起的₪₪。

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