醋酸生产中电磁流量计使用与故障处理

1 电磁流量计的种类

电磁流量计可有多种分类，按励磁方式分类、按传感器和转换器的组成分类、按连接方式分类按传感器与管道的连接方式分类，也可按用途分类，本文主要介绍按励磁方式的分类。

1）直流励磁型。这种电磁流量计数量很少，只用于测量液态金属流量，如常温下的汞和高温下的液态钠、钾等。

2）交流工频励磁型。较早期的电磁流量计用50Hz工频市电励磁，由于易受电磁干扰和零点漂移等原因，现已逐渐被低频矩形励磁所代替。但在测量泥浆、矿浆等液固两相流时，低频矩形波励磁方式由于不能克服固体擦过电极表面产生的尖峰噪声，而工频交流励磁的仪表则不存在这一缺点，所以国内外尚有一些电磁流量计仍采用交流励磁方式。

3）低频矩形波励磁型。用于低频矩形波励磁方式功耗小，零点稳定，是目前电磁流量计的主要励磁方式。其波形有“正-负”二值和“正-零-负-零”三值两种。有的电磁流量计励磁频率可以由用户设定，一般小口径仪表用较高频率，大口径仪表用较低频率。

4）双频励磁型。励磁电流的波形是在低频矩形波上叠加高频矩形波，主要为克服二值矩形波励磁存在的浆液噪声和流动噪声，提高仪表的稳定性和响应特性。

2 电磁流量计的特点

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种流量测量仪表，用于测量管道中导电液体体积流量。由于电磁流量计的部件没有转动部分，也没有阻碍流体流动的部件，因此几乎没有压力损失；被测液体只与电磁流量计的管道衬里和电极相接触，因此只要电极和衬里材料选择合理，因此具有很好的耐腐蚀、耐磨损性能[2]；安装方便水平、垂直、倾斜均可安装；测量精度高，可以达到0.5%；量程比大，一般为1：20。

3 电磁流量计的故障分析

电磁流量计在运行中会由于各种故障的发生会造成测量不准的现象，一般在运行中电磁流量计产生的故障大概可分为两类。一类为流量计本身故障，元器件损坏引发的故障；一类为外界条件的改变引起的故障，例如安装的不合理造成流动畸变，沉积和结垢等。

3.1 介质中含有气泡出现测量故障

介质从外界吸入气体或者介质中溶解气体转变成游离状气泡是液体中产生泡状气体的两种途径。如果介质中存在较大的气泡，当气泡通过电极时整个电极就被遮盖，使流量信号输人回路瞬时开路，从而输出信号就会出现波动。判断造成这种波动原因的可以这样做，将磁场的回路电流切断，切断后如果流量计还有显示并且还处于波动状态，证明介质中存在气泡会造成电磁流量计波动。用指针式万用表测量电磁流量计电极电阻，会发现电磁流量计电极的回路电阻要高于正常时的电阻值。

若是由于电磁流量计安装位置所的造成空气进入被测介质，如果由于在管系高点安装电磁流量计而贮留气体，或由于外界吸入空气引起的流量计波动，则需要更换电磁流量计安装位置改装在管线最低点安装，或者采用U型管安装。但是有些情况由于电磁流量计口径较大或者安装的位置不易改变，可以采取在流量计上游安装集气包和排气阀来解决这种情况[3]。

3.2 介质非满管

在日常生产中偶尔会有非满管现象。这种现象可以看做是液体中含有气泡的典型情况。当电极水平面低于介质液面时，流量计前后采用直管段比较理想，测量数据比较稳定。但是管内上半部的气体体积也被算成介质流量，因此这种情况下得测量误差较大；当电极水平面高于介质液面时，电磁流量计的测量回路处于开路状态，所测量的数据严重失真。处理这种介质非满管所产生的故障可有如下办法：尽量在自下而上流动的垂直管道上安装电磁流量计；实际生产中需要电磁流量计水平安装，这种情况下应该安装在管道的最低端，并将且电磁流量计的电极轴线于地平线平行，（不然沉积物会覆盖处于低位的电极）；为了避免测量管内产生负压，应该将流量计的传感器安装在泵的下游、控制阀的上游；流量计传感器的安装口应有一定的背压，并且应远离直接排放口[4]。

但是，最重要的还是电磁流量计在安装时最好禁止出现介质非满管的情况。

3.3 电磁流量计电极被腐蚀

由于在醋酸生产的过程中会接触到一些强腐蚀性的介质，所以当电磁流量计的电极材料选择不当时，介质会腐蚀流量计的电极，最终导致传感器失效。因此会出现流量计输出波动。只有当电极被腐蚀后出现流量计故障我们才能发现电极材料不耐腐蚀，这种材料本身性能问题使用之前是无法辨别的。因此只有更换新的电极来解决此种故障。所以电极腐蚀故障判断处理都属于事后维护处理的方法。

3.4 待测液体性质导致测量故障

如果被测介质电导率降低，电极的输出阻抗会增大，这时转换器输入的阻抗就会引起负载效应，流量计就会产生测量误差。如果电磁流量计出现这个故障则只有选用满足要求的低电导率电磁流量计，或者选用孔板流量计等其它原理的流量计。

3.5 流量计的电极结垢或电极短路造成的测量故障

当被测液体中含有金属时，流量计的电极容易发生短路现象，这时流量计的测量值明显偏小或趋于零。在日常生产运行中这种现象不是经常发生的。当测量高粘度介质时，由于介质易附着和沉淀在管壁，若被测液体电导率低于附着的介质电导率时，电极的信号电势就会被沉淀分流从而不能正常工作，出现电极短路现象；如果沉淀的介质是非导电层，会造成电极开路流量计也不能正常工作。若氧化铁锈层附着于衬里管壁，或者主要成分是金属的沉淀物，其电导率大于液体电导率，实际流量值会高于流量计测得的流量值；若沉淀物是碳酸钙等水垢层，则被测液体的电导率高于沉淀物的电导率，结果测得的流量值会小于实际的流量。

为了防止流体中的沉淀物影响流量计的工作，流量计的电极选用不易附着突出的尖形或半球形，并且可以更换式或者刮刀式清垢电极等。选用刮刀式电极可定期手动刮除传感器外的尘垢。或者也可以将测量电路暂时断开，通以短时间的低压大电流在电极间，焚烧清除油脂类沉淀物。也可采用提高液体流速的办法来清扫管壁的附着层。

3.6 待测介质的非对称流动

在正常生产的情况下，管道内流体的流速是轴对称分布，磁场均匀。 而实际管道中流体的非轴对称流速分布经常出现，此时，流体流向可分成沿管道轴线的直线流，待测液体的体积流量就是它对管道横截面的积分；另一种则是旋涡流。由于旋涡流的出现对传感器的输出产生影响，流量计就会产生误差[5]。为了消除旋涡流对流量计传感器的影响；流量计的上游应该有足够长的直管段，才能使流体的流速按同心圆分布；流量计附近的管道内径应与流量计内径相同，这样才会使流速分布均匀；不然可用安装流量调节器来部分补偿上游直管段的不足。

3.7 流量计衬里变形导致测量波动

流量计的衬里一般都采用氟塑料，这样流量计的衬里非常容易发生变形，出现计量故障的现象。衬里发生变形的主要原因有两种：一氟塑料衬里渗透进蒸汽发生热扩散现象，通常衬里材料、厚度、内外的温差以及流体和蒸汽的类型、管道压力等诸多因素决定了渗透的程度；二是取决于氟塑料衬里材料的本身的工艺结构，一般采用聚四氟乙烯作为氟塑料衬里材料，聚四氟乙烯材料无粘结力仅靠压贴与管壁结合，所以负压管道不采用此种材质[6]。

为了防止衬里变形，我们一般采取以下措施：增加法兰和线圈盒之间的隔热厚度，降低流体温差减小热扩散，使衬里内外温差最大程度上得到改善，这样就可以降低渗透率减缓测量管壁内蒸汽的凝聚；此外，将聚四氟乙烯衬里厚度加厚或者更换另外形式的衬里。

3.8 外部电磁的干扰

在生产现场存在着管道杂散电流、静电、电磁波和磁场等干扰源。电磁流量计的流量信号很小，非常容易被外界电磁干扰，而影响了电磁流量计的正常工作。所谓的电场干扰是指，流量计测量管内的电势平衡被噪声破坏后出现输出信号波动异常。

为了减少外部磁场对流量计的干扰，我们要在远离强磁场源的位置安装电磁流量计传感器。另外采取增强屏蔽措施来防止强电场的干扰等。也可以将电磁流量传感器与管道的连接处做绝缘处理。

3.9 其他原因引起的故障

1）雷电打击。电磁流量计在受到雷击后容易在线路中感应出高电压和电流，损坏流量剂。

2）环境条件变化。一旦流量计的工作环境条件变化，运行期间出现新的干扰源，仪表的正常工作就会被干扰，流量计的输出信号就会出现波动。

4 结束语

随着现代科学技术的不断发展进步，电磁流量计的设计，新材料的应用，其生产工艺越来越成熟，对仪表的防护等级也日渐提高，电磁流量计使用性能更加稳定。根据实际生产情况的调查发现，电磁流量计的自身很少出现故障。因此，只要我们对电磁流量计发生的各种类型的故障及其产生原因进行深刻分析，并且严格按标准进行安装和使用，就可以轻松的对电磁流量计进行日常维护了。

参考文献：
[1]乐嘉谦，仪表维修工，化学工业出版社，2005.
[2]粱国伟、蔡武昌，流量测量技术及仪表[M].北京：机械工业出版社，2002.
[3]蔡武昌，电磁流量计[M].北京：中国石化出版社，2004．
[4]石海林等，电磁流量计常见故障检测判别及其解决办法[J].自动化仪表，2005.
[5]蔡武昌，电磁流量计使用中常见和罕见故障例[J].自动化仪表，2001.