1 前言

        電磁流量計是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。 其測量原理是當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。 如圖 1 所示，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動切割磁力線時，也會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢。

其感應(yīng)電勢為 E=kBVD

其中：

        K —— — 儀表常數(shù)

        B —— — 磁感應(yīng)強度

        V —— — 測量管道截面內(nèi)的平均流速

        D —— — 測量管道截面的內(nèi)徑

        測量流量時，導(dǎo)電性的液體以速度 v 流過垂直于流動方向的磁場，導(dǎo)電性液體的流動感應(yīng)出一個與平均流速成正比的電壓，其感應(yīng)電壓信號通過兩個或兩個以上與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器通過智能處理，轉(zhuǎn)換成標準信號 4~20mA 或 0~1kHz 輸出。

 

2 故障現(xiàn)狀介紹與原因分析

2.1 電磁流量計使用概況

 

        電磁流量計早在上個世紀 50 年代已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用，也廣泛應(yīng)用于制鹽化工等行業(yè)的計量，我公司真空制鹽采輸鹵應(yīng)用過程中，部分電磁流量計出現(xiàn)的一些故障、 測量不準確等現(xiàn)象。目前在我們公司電磁流量計主要對液體（鹽鹵，水）和渣漿流體進行流量檢測，獲得瞬時流量和累積流量。 三個礦區(qū)有約 100 臺電磁流量計，使用時間長短不一，有的壽命在十年以上，但近幾年由于井組增多，注入井組介質(zhì)不斷變化，鹵水類型不斷轉(zhuǎn)換，以及管道切換頻繁導(dǎo)致的測量不準確時有發(fā)生。

 

        前段時間我們使用電磁流量計，由于注水介質(zhì)發(fā)生改變， 出現(xiàn)注水流量比平常顯著降低 （由100m 3 /h 降低至 20~30m 3 /h ）， 出鹵量明顯偏高的現(xiàn)象，針對這一現(xiàn)象曾做以下工作：

        測量數(shù)據(jù)發(fā)生顯著變化的部分井組，在焊接管道時曾拆開流量計，流量計內(nèi)部結(jié)垢情況如圖 2 。

 

2．2 電磁流量計故障原因主要有兩類

        第一類是外部原因引發(fā)的故障，例如安裝不當(dāng)導(dǎo)致流動畸變，傳感器內(nèi)壁沉積和結(jié)垢。 由于鹵水和不同注水介質(zhì)在管道流動的過程中， 由于溫度、壓力等的變化，介質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，易在管路和流量計內(nèi)壁上結(jié)垢，受流量計流通截面積變化的影響，儀表的檢測準確性也會發(fā)生變化。 另一方面，鹵水電導(dǎo)率隨濃度、成份等發(fā)生的變化。電導(dǎo)率 (EC) 表示溶液的導(dǎo)電能力， 不同濃度之間和不同 pH 值之間，鹵水的電導(dǎo)率變化很明顯。 通過現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)變化范圍較大。 管路和流量計內(nèi)壁上結(jié)垢會明顯影響流體的電導(dǎo)率，增大管路截面的電阻值，降低電信號輸出，從而影響流量計的準確性。

 

        第二類是儀表自身故障，即儀表自身結(jié)構(gòu)件或元器件損壞引發(fā)的故障。

 

3 鹵水輸送管道流量數(shù)據(jù)不準原因分析

        結(jié)合我公司電磁流量計在鹵水輸送管道現(xiàn)狀，可以從設(shè)備自身維保、流通介質(zhì)性質(zhì)、使用環(huán)境等方面分析，流量計數(shù)據(jù)不準確，主要由以下幾個方面原因：

 

3.1 內(nèi)壁附著層

        由于電磁流量計測量的流體大多含有懸浮固相或者臟污體，電磁流量傳感器內(nèi)壁附著層出現(xiàn)的故障頻率較高，如果附著層與液體二者的電導(dǎo)率接近，儀表仍然可以進行正常信號輸出，只是改變了流體的流通面積， 將導(dǎo)致測量誤差的隱形故障，如果附著層是高電導(dǎo)率，電磁流量傳感器電極間的電勢易短路，如果附著層是絕緣性，電磁流量傳感器電極表面被絕緣將斷開了測量回路。 后兩種現(xiàn)象需要清潔附著層或更換傳感器才能使儀表正常工作。(相關(guān)閱讀：如何清洗電磁流量計）

 

3.2 雷電擊

        線路遇雷擊時會瞬時產(chǎn)生很高電壓和浪涌電流，儀表遭雷擊后極易損壞。 雷電擊主要通過三個途徑進入儀表：儀表電源線，轉(zhuǎn)換器和傳感器間的激磁線與流量信號線。 從雷電故障中損壞的儀表零部件分析，雷電擊大部分經(jīng)電源線路進入儀表從而引發(fā)故障，而其他兩種途徑比較少。（相關(guān)閱讀：電磁流量計如何防雷）

 

3.3 環(huán)境條件變化

        環(huán)境條件變化所引起的故障主要是因為儀表在運行期間出現(xiàn)了新的干擾源。 例如一臺接地保護并不良好的電磁流量計，調(diào)試期因無外界干擾源，儀表能夠正常運行，然而在運行期出現(xiàn)新的干擾源后 ( 例如：管道旁新增高壓電網(wǎng)、測量點附近管道或較遠處實施管道電焊，車輛過往頻繁振動加大等等 ) ，干擾了儀表正常運行，出現(xiàn)了電磁流量計信號輸出較大振蕩。

 

3.4 突發(fā)事件對表計影響

        傳感器長時間浸泡水中，本廠區(qū)閥門井遇到暴雨外加斷電的情況， 導(dǎo)致儀表全部浸泡在水中，長達 8 小時。 事后經(jīng)過及時檢查處理，大部分恢復(fù)，而密封不嚴實的儀表，內(nèi)部勵磁線圈、電路板等全部損壞，傳感器無法工作，只能更換儀表。

 

4 解決方法與思路

        根據(jù)電磁流量計工作原理和工作環(huán)境要求，解決電磁流量計測量不準主要是從前期選型、保證工作環(huán)境、消除干擾因素、定期校準等幾方面入手。

 

4.1 前期選型

        首先不同測量介質(zhì)的類型選取合適的儀表，這里涉及的內(nèi)容主要有管道口徑大小、 壓力等級、測量介質(zhì)酸堿性、腐蝕性、噪音、電極特點、襯里材質(zhì)、接地性能等； 盡量選用陶瓷襯里的電磁流量計，如果預(yù)算允許，就用電容式電磁流量計，因沒有接液電極，同時又是陶瓷內(nèi)襯里，這樣效果會好一些；有條件情況下，要求供貨商對陶瓷襯里進行鏡面拋光處理，這樣處理后，襯里不易結(jié)垢，即使有輕微結(jié)垢，也會在維護時容易處理掉。第二是根據(jù)現(xiàn)場工況選擇分體式、 一體式，防護等級等。

 

4.2 安裝地點、方式選擇

        1 ） 流量計前后直管段長度直接影響測量準確度，很多儀表前期設(shè)計合符要求，但后期因為生產(chǎn)檢修等各種原因， 需要增加各種閥門、 沖洗管道等管件，會導(dǎo)致直管段要求不夠，直接導(dǎo)致測量不準確；因此，前期設(shè)計安裝盡量放大表計前后直管段長度。

        2 ）保證安裝儀表的管道充滿測量介質(zhì)。 流量計測量段長度范圍內(nèi)不可以有氣室、氣袋等。

 

4.3 采取防垢措施及裝置

        根據(jù)流量計自身性能特點及安裝要求，結(jié)合在我公司使用現(xiàn)狀以及故障原因分析，在電磁流量選型、使用等方面可采取以下措施：

        （ 1 ）選擇合適的安裝位置。 當(dāng)停流時，漿液中的沉渣不在流量計測量管的位置聚集，減少結(jié)垢的機率。 在易結(jié)垢的管路段上，加裝除垢超聲波流量計，可保證流量計段 30m 以內(nèi)管路不結(jié)垢。

        （ 2 ）加旁路沖洗裝置。 在流量計不運行時或產(chǎn)生管道阻礙時，及時用清水對流量計進行沖洗處理。

        （ 3 ）選擇大口徑。 在滿足生產(chǎn)需求情況下，選擇稍大口徑的流量計， 雖然計量精度會略有下降，但維保量會減少許多。

        （ 4 ）選擇沒有外部干擾的環(huán)境。 安裝在沒有震動的位置，流量計兩邊的管道要用支架支撐，減少工作時的管道震動，同時流量計檢修時便于拆裝；給流量計安裝外防護罩，減少環(huán)境對表計的損害和影響。

        （ 5 ）定期校準。 已安裝的無法拆除的流量計，進行定期校準標定，該維護工作量較大。

 

5 各類校準方法及效果分析

        5.1 超聲波法。 用超聲波測量管道內(nèi)流體流速，與現(xiàn)有流量計進行比較，進行參數(shù)調(diào)整。 富士超聲波流量計與銳 - 環(huán)保提供的思科超聲波， 對我公司注水總管流量可測量，比對數(shù)據(jù)一致；閥門井、粉砂注井、管匯房等處管道，無法獲得測量信號，對流體的粘度系數(shù)、聲速等各項參數(shù)無法獲得，該方法可行性比較弱。

        5.2 容積法。 利用容積法校準裝置，有罐子可精確測量出體積的設(shè)備進行連接測量，粉砂注井部分設(shè)備可實現(xiàn)。 管匯房與閥門井等設(shè)備不可行。 同時該方法涉及到很多閥門操作以及專用容器選擇，需要現(xiàn)場配合工作到位方可實現(xiàn)。

        5.3 經(jīng)驗法。 利用礦區(qū)長期積累的運行經(jīng)驗，目測出鹵的流量，結(jié)合采注比，調(diào)整流量計參數(shù)準確度比較低。

 

6 結(jié)束語

        本文主要是結(jié)合電磁流量計在我公司采輸鹵過程中出現(xiàn)的問題，進行分析，提出解決方法，從流量計的選型到安裝、使用、校驗，按照以上方法可取得相對較好的使用效果，延長設(shè)備使用周期，確保測量的準確度，減少檢修的工作量與費用。 對于在電磁流量計維保工作中出現(xiàn)的新問題，在工作中繼續(xù)加以關(guān)注解決。