電磁流量計常見故障分析

肖飛

摘要：電磁流量計是石油化工企業常見的一種測量儀表，在石油化工生產裝置中起著測量、記錄、控制和調節等重要作用，本文簡述了電磁流量計的工作原理和安裝要求，分析了電磁流量計在日常生產過程中的常見故障。

關鍵詞：電磁、故障、流量計、安裝

前言

電磁流量計廣泛地應用于冶金、石油化工、環保、醫藥、輕紡、食品、礦山、造紙等各工業領域，對生產裝置工藝管道內導電介質的液體流量進行計量，以滿足工業上對現場監測顯示的要求，同時電磁流量計可輸出4～20mA的標準電流信號，供控制系統進行數據記錄，實現調節和控制的使用功能。電磁流量計除了測量一般的導電液體外，也還可以測量導電的液固兩相流、強酸強堿、高黏度液體和鹽類等液體的流量，測量范圍比較廣泛。

一、電磁流量計的工作原理和特點

（1）電磁流量計的工作原理

電磁流量計在生產使用中具有防腐蝕、防水、防雷擊和防干擾的能力，適應于化工裝置惡劣的生產條件。電磁流量計具有智能的中文液晶顯示器，滿足了現場顯示的功能，顯示直觀、功能齊全實用、易于操作使用。電磁流量計通過輸出4～20mA的標準電流信號，供控制系統實現記錄數據、調節和控制功能。

電磁流量計的工作原理是通過法拉第電磁感應原理測量工藝管道內介質流體流速的。它在工藝管道的兩側加一個磁場，當被測介質流經過管道時就切割磁力線，在兩個檢測電極上產生感應電勢，電勢的大小正比于管道內介質流體的流動速度。

（2）特點

1）電磁流量計密封性能好，管道內無可動部件，沒有阻流部件，測量過程中不與流體直接接觸，測量過程中幾乎沒有附加壓力損失。

2）電磁流量計的測量結果與介質流體流速分布、粘度、流體壓力、密度、溫度、電導率等物理參數無關，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關系，因此電磁流量計的測量精度高。

3）電磁流量計的量程比約為100：1，精度一般為1%，這是由于這種傳感器必須保持管道內電阻和測量電路阻抗之間有一定比例關系，因此在制造上有一定困難。

4）在生產裝置現場可以根據生產人員實際需要在線修改量程。

二、電磁流量計的常見故障

（1）調試期的故障分析

調試期的故障一般出現在電磁流量計安裝和調試階段，此故障一經排除，在以后相同條件下不會再出現相應故障。常見的調試期故障通常由環境干擾、安裝不當和流體特性影響等因素引起的。

1）環境方面因素：主要是工藝管道內雜散電流干擾、大型電機磁場干擾、以及空間強電磁波干擾等。工藝管道內雜散電流干擾通常采取良好的單獨接地保護就可以解決，但是如果遇到強大的雜散電流，就需要另外采取措施使得流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波干擾一般是經信號電纜引入，通常使用單層或多層屏蔽電纜予以解決。

2）安裝方面因素：通常是由于電磁流量計傳感器在工藝管道上安裝位置不正確而導致的故障，比如，將傳感器安裝在自上而下的垂直管上；或安裝在易積聚氣體的管道最高點；或傳感器后無背壓，流體直接排入大氣而形成測量管道非滿管。

3）流體方面因素：被測介質流體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計的正常工作，但隨著氣泡的增大，傳感器輸出信號會出現波動，如果氣泡大到足以遮蓋整個電極表面時，隨著氣泡流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現更大的波動。在測量混合介質時，如果在混合未均勻前就進入流量傳感進行測量，也將使輸出信號產生波動。低頻方波勵磁的電磁流量計在測量固體含量過多的漿液時，也將產生漿液噪聲，使輸出信號產生波動。電極材料與被測介質選配不當，也將由于化學作用或極化現象而影響正常測量。

（2）運行期的故障分析

在生產運行期出現故障，是電磁流量計經安裝調試并正常運行一段時間后出現的故障，常見的運行期故障一般是由流量傳感器內壁附著層、環境條件變化、雷電打擊等因素引起的。

1）傳感器內壁附著層的因素影響：由于電磁流量計常用來測量臟污流體介質，在生產運行一段時間以后，在傳感器內壁上常常會積聚附著層，影響電電導率從而產生故障。如果積聚的附著物為絕緣層，則電極回路將出現斷路現象，電磁流量計不能正常工作；如果積聚的附著層電導率明顯高于流體電導率，則電極回路將出現短路現象，電磁流量計也不能正常工作。所以，要及時清除電磁流量計測量管道內積聚的附著結垢層，避免影響電磁流量計正常工作。

2）雷電打擊的因素：在雷雨天氣時雷擊容易在傳感器線路中感應出高電壓和浪涌電流，使電磁流量計損壞。它主要通過電源線或勵磁線圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。

3）環境條件變化的因素：在安裝調試期間由于生產裝置尚未開工，環境條件較好，電磁流量計工作正常，此時往往容易忽視安裝條件。在此種情況下，一旦電磁流量計工作環境條件變化，在生產運行期間出現新的干擾源就會干擾儀表的正常使用，電磁流量計的輸出信號就會出現波動，導致測量不準確。

三、電磁流量計的安裝注意事項

1）在石油化工生產中使用的電磁流量計外殼防護等極通常為IP68，對電磁流量計的安裝場所有著嚴格的要求。根據被測工藝管道中液體的不同選擇不同的安裝場所。混合相流體的測量應該選擇那些不會引起混合液體相互分離的場所進行，雙組分液體的測量則應該避免將電磁流量計安裝在混合尚未均勻的下游，而那些測量化學反應的管道則需要將電磁流量計安裝在反應充分完成段的下游。

2）電磁流量計的安裝應該避開那些周圍有大型機械設備、電磁干擾較大的地方，否則會對測量的結果造成干擾，以及周圍具有高濃度、腐蝕性較強的氣體的場所。其次，振動和陽光直照對電磁流量計的使用也有不良影響，應避開有振動和陽光直照大的場所。

3）當電磁流量計安裝在上下游有彎頭或者閥門等部件時，如果直管段的長度不夠，就會引起流體形成二次流的現象，流速的大小就會有偏差，從而會使電磁流量計的測量精度下降。為了提高測量精度，電磁流量計的上游直管段長度不能小于管道內徑的10倍，下游的直管段長度不能小于管道內徑的5倍。

4）待測介質流體必須將工藝管道充滿，并要控制液體中氣體的含量，否則會影響電磁流量計的測量精度。如果電磁流量計是傾斜或者垂直安裝的，必須使待測流體介質從下往上流，只有這樣才能保證液體充滿工藝管道。

5）如果電磁流量計是水平安裝，就應該保持其軸線的水平性。如果電極是傾斜或者垂直的，在上方的電極周邊就容易聚集氣泡，這樣流體介質就很難與上方電極直接接觸，從而影響了測量精度。

6）電磁流量計輸出的感應電動勢值比較小容易受到干擾。電磁流量計與介質流體要保持相同的電勢，才能避免電極遭到腐蝕性破壞，保證測量結果的精準度。因而電磁流量計的測量穩定性與電磁流量計的接地方式有著很大的關系，必須按照電磁流量計的使用要求對電磁流量計和管道進行接地。

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