質(zhì)量流量計(jì)故障處理及中央處理器應(yīng)用說明

曲強(qiáng)

摘 要：在世界各國科技迅猛發(fā)展的今天，自動(dòng)化技術(shù)是必不可少的衡量指標(biāo)之一。然而，自動(dòng)化儀表在自動(dòng)化工業(yè)控制中又起著關(guān)鍵性作用，它不但是自動(dòng)化系統(tǒng)的手腳，同時(shí)也是測(cè)量檢測(cè)的重要部分。尤其是在化工企業(yè)中，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到一個(gè)相當(dāng)高的水平，化工儀表在自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)了重要不可缺失的地位。近些年，質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用越來越廣泛，測(cè)量元件也越來越精益求精，尤其在氫氣、液態(tài)烴類等介質(zhì)中，隨著質(zhì)量流量計(jì)的廣泛應(yīng)用相應(yīng)出現(xiàn)的儀表故障也越來越多，很多剛?cè)腴T的儀表工處理起來會(huì)比較困難，因此借助此文將質(zhì)量流量計(jì)的原理和應(yīng)用，將實(shí)際應(yīng)用中遇到的諸多問題和相應(yīng)的處理過程羅列出來，使儀表人員在處理現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)是能夠有跡可循，方便快捷。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;流量計(jì);工作原理;故障;核心處理器

一、概述

隨著工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化，流量計(jì)在整個(gè)計(jì)量?jī)x表中所占比例越來越高，在眾多質(zhì)量流量測(cè)量方法中，科氏力法是一種比較常見且倍受矚目的一種直接測(cè)量方法。現(xiàn)在的質(zhì)量流量計(jì)可以直接獲取質(zhì)量流量的信號(hào);不受介質(zhì)的影響;可以直接測(cè)量液態(tài)烴類、惰性氣體、易燃易爆氣體、混合漿類等;不受管內(nèi)流體流態(tài)的影響;測(cè)量范圍大、精度高、還可以跟蹤脈沖流;直接測(cè)量流體的密度、溫度等優(yōu)點(diǎn)。質(zhì)量流量計(jì)主要是根據(jù)測(cè)量管的高頻振動(dòng)，檢測(cè)扭力管的扭矩來計(jì)算的流量，因此，電路部分和核心處理器是全天候運(yùn)作的，對(duì)其壽命的考驗(yàn)是非常高的。本文著重針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流量計(jì)的安裝調(diào)試過程中的注意事項(xiàng)，以及常出現(xiàn)的故障，對(duì)核心處理器進(jìn)行改造，使得處理器的壽命更長久，測(cè)量計(jì)算更穩(wěn)定。

二、質(zhì)量流量計(jì)工作原理

在質(zhì)量流量計(jì)傳感器中，被測(cè)介質(zhì)被引入到測(cè)量管中，并進(jìn)行縮徑，保證100%的介質(zhì)流經(jīng)測(cè)量管。兩根測(cè)量管由于驅(qū)動(dòng)線圈的作用，產(chǎn)生以支點(diǎn)為軸的相對(duì)振動(dòng)，當(dāng)測(cè)量管中有流量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

每個(gè)測(cè)量管上均有一個(gè)測(cè)量線圈，由于相對(duì)振動(dòng)，線圈在磁鐵的磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，在其內(nèi)部產(chǎn)生交流電信號(hào)。該信號(hào)能正確的反映出線圈組之間的相對(duì)位移和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，通過檢測(cè)交流信號(hào)，可以判斷測(cè)量管的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

在沒有流量的情況下，入口和出口處檢測(cè)線圈檢測(cè)到的交流電流信號(hào)是相同相位的。當(dāng)有流量時(shí)，由于科氏力作用，測(cè)量管發(fā)生扭曲，兩端的檢測(cè)線圈的輸出電流信號(hào)存在相位差。流量越大，相位差越大，而且其流量大小與相位差信號(hào)成正比關(guān)系。檢測(cè)到的電信號(hào)被送到變送器，變送器經(jīng)過濾波、積分、放大后轉(zhuǎn)換成4～20mA模擬信號(hào)和一定范圍的頻率信號(hào)兩種形式輸出。質(zhì)量流量計(jì)與溫度、壓力、粘度等參數(shù)的變化無關(guān)，無需進(jìn)行各種補(bǔ)償，故又稱為直接式流量計(jì)。

三、質(zhì)量流量計(jì)分類

科氏質(zhì)量流量計(jì)有很多種類：按測(cè)量管段數(shù)可分為單管型和雙管型;按測(cè)量管形狀可分為彎曲形和直形，彎曲形的測(cè)量管也分Ω字形、S字形、J字形、三角形等;按流量計(jì)安裝方式分有螺紋、法蘭、卡箍等。根據(jù)工程實(shí)際情況和流程參數(shù)，選擇合適的形狀、材質(zhì)、公稱通徑、公稱壓力和安裝方式的質(zhì)量流量計(jì)。

四、質(zhì)量流量計(jì)安裝設(shè)計(jì)要求

科氏質(zhì)量流量計(jì)主要用來測(cè)量介質(zhì)質(zhì)量流量或者輸出計(jì)算得出的體積流量。科氏質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量管振幅微小，可視為無活動(dòng)件，又無阻礙件，其測(cè)量值不受管道內(nèi)流場(chǎng)影響;可測(cè)量各種非牛頓流體以及粘滯的和含微粒的漿液，而且流量量程比可以很大。但是公稱通徑一定的科氏質(zhì)量流量計(jì)的最大測(cè)量值實(shí)際是受限制的，介質(zhì)流速是一個(gè)因素。

除了流速以外，質(zhì)量流量計(jì)的選型和一般流量計(jì)的選型還有很大的不同：

1）流量再大質(zhì)量流量計(jì)都可以測(cè)量，（而其它流量計(jì)可能量程超限而不工作或造成機(jī)械部件損壞），只是要犧牲壓力損失作為代價(jià)。

2）質(zhì)量流量計(jì)的量程比，也是與流量計(jì)兩端的壓力損失有很大的關(guān)系，即量程比越大，壓力損失也就越大。

3）當(dāng)一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的管徑大小決定了，流速越大，精度可以得到保證但所帶來的壓力損失也就大，所以在選擇流量計(jì)之前，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，結(jié)合整個(gè)過程工藝參數(shù)和管道所允許壓力損失，與質(zhì)量流量計(jì)廠家的工程師一起選型和定價(jià)，選出最合適現(xiàn)場(chǎng)工況的質(zhì)量流量計(jì)。

五、質(zhì)量流量計(jì)故障處理

基于科氏質(zhì)量流量計(jì)工作原理，其在運(yùn)行過程中定然會(huì)具有很高的要求，所以故障也會(huì)很高，下面就針對(duì)部分故障進(jìn)行分析。

1）若質(zhì)量流量計(jì)出現(xiàn)誤差偏大，變送器顯示不亮或不增值，顯示值過低或無指示，其原因：①安裝不規(guī)范，可直接導(dǎo)致流量計(jì)零漂，如質(zhì)量流量計(jì)安裝在泵出口處較近，傳感器支撐強(qiáng)度不夠，連接法蘭焊接不當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)力信號(hào)，電纜受電磁干擾②接線問題若出現(xiàn)顯示器不亮現(xiàn)象，應(yīng)檢查變送器電源連線，若出現(xiàn)保險(xiǎn)絲被燒，應(yīng)確認(rèn)輸入電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓標(biāo)稱值，交直流形式是否一致。

2）若出現(xiàn)儀表顯示值不隨流量增加時(shí)，應(yīng)檢查變送器接線，若變送器有正/反向程序，應(yīng)檢查流量計(jì)接線，因流量計(jì)接線不正確，會(huì)使變送器在反向流時(shí)不遞增。

3）工藝介質(zhì)變化若測(cè)量介質(zhì)出現(xiàn)夾氣，氣化或兩相流等現(xiàn)象，流量計(jì)顯示值會(huì)出現(xiàn)很大的波動(dòng)變送器會(huì)出現(xiàn)報(bào)警顯示，嚴(yán)重時(shí)，傳感器停止工作。

4）若質(zhì)量流量計(jì)安裝在輸送泵出口，若流量計(jì)出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，要檢查輸送泵是否出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，并檢查流量計(jì)與輸送泵之間的距離是否符合安裝要求。流量計(jì)與輸送泵之間的距離應(yīng)該至少大于傳感器本身長度的4倍以上。如果泵會(huì)引起振動(dòng)，則需要用繞性管或連接管進(jìn)行隔離。

5）質(zhì)量流量計(jì)是基于起振器使測(cè)量管振動(dòng)，若質(zhì)量流量計(jì)周圍較大的振動(dòng)源，或者地基有很大的振動(dòng)，會(huì)使質(zhì)量流量計(jì)的振動(dòng)頻率發(fā)生改變，嚴(yán)重會(huì)引起共振，進(jìn)而影響到測(cè)量結(jié)果。所以質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)該安裝在一個(gè)穩(wěn)固的基礎(chǔ)上。內(nèi)徑小于10mm的小口徑質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)該安裝在平穩(wěn)、無振動(dòng)的地面上。如果在高振動(dòng)的環(huán)境下，應(yīng)注意基礎(chǔ)的振動(dòng)吸收，且傳感器進(jìn)出口應(yīng)與管道之間用柔性管道連接。口徑大的流量計(jì)應(yīng)用關(guān)卡和支撐物將流量計(jì)牢牢固定。

6）質(zhì)量流量計(jì)不應(yīng)該產(chǎn)生應(yīng)力，如果產(chǎn)生應(yīng)力，會(huì)使扭力管的形狀發(fā)生改變，當(dāng)起振器振動(dòng)時(shí)，由于扭力管局部形狀發(fā)生改變，頻率也會(huì)發(fā)生改變，如果有流體流過，檢測(cè)到的頻率也不會(huì)與理論頻率一樣，從而使得計(jì)算出的流量出現(xiàn)很大的偏差。所以，質(zhì)量流量計(jì)安裝應(yīng)該盡可能的避免應(yīng)力。在安裝儀表前，應(yīng)該有專業(yè)安裝隊(duì)伍進(jìn)行校正，流量計(jì)兩端應(yīng)該在同一條直線上，并且質(zhì)量流量計(jì)兩端增加固定支架，若無法保持同一直線應(yīng)增加柔性管。

六、質(zhì)量流量計(jì)核心處理器

質(zhì)量流量計(jì)的核心處理器是對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，1700系列有一組電源信號(hào)、一組485信號(hào)，靠近傳感器的處理器背面是傳感器的9芯插針，中間有一根螺栓，用于連接并固定在傳感器上，這種核心處理器安裝簡(jiǎn)便，信號(hào)線和電源線的顏色與核心處理器上標(biāo)注的顏色一致，連接直觀，是比較常用的處理器。

在使用過程中，如果測(cè)量介質(zhì)是低溫或者高溫介質(zhì)，核心處理器長期運(yùn)作在這種環(huán)境中，內(nèi)部元器件會(huì)出現(xiàn)老化，絕緣效果降低，測(cè)量線圈電阻檢測(cè)值會(huì)偏低，從而會(huì)使計(jì)算出的流量值偏低，嚴(yán)重的情況下會(huì)波動(dòng)。

如果流量計(jì)安裝在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下，或強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境下，核心處理器會(huì)因?yàn)楦蓴_導(dǎo)致內(nèi)部元器件絕緣效果降低，導(dǎo)致測(cè)量值發(fā)生改變、波動(dòng)。

因此，在質(zhì)量流量計(jì)安裝之前，要分析判斷備測(cè)介質(zhì)的工況信息，若長期處在高溫或者低溫環(huán)境下，或者周圍有變壓器、高頻信號(hào)發(fā)生器的環(huán)境下，或者周圍有強(qiáng)振動(dòng)源的情況下，就不適合安裝質(zhì)量流量計(jì)。在有聯(lián)鎖的測(cè)量中，應(yīng)定期檢查核心處理器的運(yùn)行情況，定期檢查電源側(cè)兩端電阻和485通訊側(cè)兩端電阻，不應(yīng)小于規(guī)定阻止，若阻值過低應(yīng)及時(shí)更換，避免運(yùn)行過程中因流量波動(dòng)導(dǎo)致裝置不必要的停車。

七、結(jié)束語

質(zhì)量流量計(jì)在安裝和維護(hù)過程中，都應(yīng)該根據(jù)其測(cè)量原理，檢查流量計(jì)使用環(huán)境和工況，在工況不允許的情況下，應(yīng)及時(shí)更換其他形式測(cè)量元件，避免造成波動(dòng)、偏低、偏高、死值等現(xiàn)象，在使用過程中不但要安裝在振動(dòng)小的場(chǎng)所，而且應(yīng)該盡量消除傳感器前后應(yīng)力，對(duì)安裝方向也有著嚴(yán)格要求。科氏力式質(zhì)量流量計(jì)具有精度高、適用介質(zhì)廣、可靠性好、使用方便、維護(hù)量小等特點(diǎn)，已經(jīng)在各工業(yè)領(lǐng)域中得到推廣和應(yīng)用。

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