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第八節   故障分析和案例(1)

本章前面已對故障源頭作了一些描述,本節將進一步討論,并例舉13個具體案例。這些案例除注明外均為筆者及其同事們的實踐經驗。一種故障源頭會表現出多種故障現象,匯總如表7-2所示。

表7-2  電磁流量計故障源和故障現象匯總表

故障源

故障現象

類別

名稱

1.無信號輸出

2.輸出晃動

3. 零點不穩

4.流量測量值與應用參比值不符

5.輸出超滿度

-、

1.安裝不善

 

 

2.未滿管

①少量氣體,呈分層流

 

 

 

②氣體增加,呈分層流或波狀流

 

 

 

③呈氣泡流或塞狀流   

     

 

④液位在電極以下

       

3.管系潴留氣體

 

 

 

4.管系吸入氣泡

 

 

 

5.往復泵或控制閥振蕩產生脈動

 

 

 

6.使用過程中流動狀態變化

     

 

二、

1.液體中含有氣體

 

 

 

2.液體中含有固相

 

①漿液噪聲

 

     

②電極被污染

 

   

③導電沉積層或絕緣沉積層覆蓋電極或襯里

 

   

④襯里被磨損或被沉積改變流通面積

     

 

3.電導率不均勻或接近閥值

 

   

4.與液體接觸件材料失配

     

5.流動噪聲

 

     

三、

1.強磁場

 

     

2.強電磁波

 

     

3.管道雜散電流

 

     

4.地電位變化

   

 

5.潮氣浸入

 

 

 一、管道系統和相關設備類

  源自管道系統和相關設備引起的電磁流量計故障源主要有以下幾種。(1)安裝不善;(2)未滿管;(3)管系儲留氣體;(4)不斷吸入氣體;(5)往復泵或控制閥振蕩產生的脈動流;(6)使用過程中流動狀態變化。

1.安裝不善

 安裝不善的表現在:(1)流量傳感器與連接管道間內徑匹配失當,相差過大,GB/T18659-2002規定:在沒有制造廠推薦的情況下,連接管內徑不得小于流量傳感器內徑,不得大于內徑的3%;(2)流量傳感器與管道間墊圈突入流通通道;(3)鄰近流量傳感器前撓流件產生嚴重流速分布畸變或旋轉流,直管段不足。這些原因主要引起流量測量值與實際不符,有時也會出現輸出晃動。

案例1  本實例雖非安裝不善直接引起的,但其因故卻與流量傳感器進入端墊圈進入流通通道相同。

上海某水廠兩根輸水管各用二臺串聯DN1400儀表計量出廠成品水,分別由發送方(水廠)和接收方掌握。第一臺傳感器上游離全開蝶閥距離約5m與下游第2臺傳感器相距約2.5m,上游直管段長度略嫌不足。1997年啟用,發現其中一根管線兩臺儀表計量值相差15%,半年后差值略有減小,為10%。除未檢查傳感器測量管內部狀況外,作了全面檢查和分析,未找到故障原因,成為懸案。直到1998年下半年卸下傳感器發現進口管道水泥襯里大塊脫落,堆積在傳感器進口處高度達300~350mm(目側)。這些堆積物導致進入傳感器的水流流速分布嚴重畸變,即管道下部約有0.25D高度的弓形截面障礙物擋住了水流。清除障礙即恢復正常。對于差值半年后從15%減小到10%,可以解釋為開始時堆積高度比300~350mm高,在流動沖刷下高度降低,差值也隨著減小。大口徑流量傳感器卸下管線或進入管道檢查內部,必須停止流動,涉及面廣,通常只能在排除其他故障的可能性后,放到最后進行。

2.未滿管

由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良,致使其測量管內液體未能充滿,故障現象因不充滿程度和流動狀況有不同表現。若少量氣體在水平管道中呈分層流或波狀流,故障現象表現為誤差增加,即流量測量值與實際值不符;若流動是氣泡流或塞狀流,故障現象除測量值與實際值不符外,還會因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現輸出晃動。若水平管道分層流中流通面積氣相部分增大,即液體未滿管程度增大,亦會出現輸出晃動。若液體未滿管到液體表面在電極以下,則會出現輸出超滿度現象。

案例2  某造船廠有一臺DN80mm電磁流量計測量水流量,運行人員反映關閉閥流量為零時,輸出反而達到滿度值,F場檢查發現傳感器下游僅有一段短管,水直接排入大氣,截止閥卻裝在傳感器上游(如圖6-17虛線1位置),閥關后傳感器測量管內水全部排空。將閥改裝到位置2,故障便迎刃而解。這類故障原因在售后服務事例中是經常碰到的,當屬工程設計之誤。

3.管系潴留氣體

管系潴留氣體的一種原因是啟用前未能排凈管內空氣,剩留氣體積聚在管系高點,流動時被液體夾帶,呈氣泡狀流出;另一原因是液體中夾帶小氣泡逐漸聚集,潴留在管系高點。故障表現為流量測量值和實際值不符以及輸出晃動。

案例3  南京某石化廠以DN1000mm管道引長江水,管道長10km順地勢起伏途徑小丘,在小丘頂裝DN700mm儀表。管系投入運行,電磁流量計不能正常工作,經現場檢查發現電磁流量傳感器及其附近有水流聲的不正,F象。初步分析認為管系啟用后未能將管道內空氣排凈,而工程設計未在高點裝排氣閥而無法放氣。測量電極信號高達4mV(大部分為干擾電勢),因不能停水無法進一步檢查和排除故障。數月后制造廠維修人員再次隨訪,此時不再有水流聲,因經過一段時間流動,剩留空氣隨水流帶走,重新調試即能使之正常運行。

案例4 廣西某水廠在效區山頭設置清水池,利用水池高度勢能發送成品水。運行人員反映計量出水量的DN700mm電磁流量計有時流量顯示不穩,晃動達10%~20%,誤差也大,估計相差約20%,F場考查發現水池如圖7-8所示安裝流量傳感器,水位高度不足就會卷入氣泡,甚至流量傳感器測量管內不能充滿。如水位降至A線時,雖高出吸入口頂端,但高處不多,還會在C處產生旋渦,將水位表面空氣卷入形成氣泡,使顯示晃動;若水位降到B,測量管將不滿管。建議如圖虛線所示裝一彎頭,擴大水池有效容量,減少吸入氣泡的機會,彌補原設計的不足,這類實例是經常遇到的。

           圖7-8  易卷入氣泡安裝

4.往復泵或控制閥振蕩產生脈動流

 往復泵泵送液而測量點又未遠離泵,脈動流會使電磁流量計輸出晃動,有時候還會產生測量誤差。為減緩脈動對儀表的影響,通?刹扇√岣唠姶帕髁坑媱畲蓬l率或增加電阻尼;在管系方面可增裝氣室等阻尼裝置。管系流量控制失配使控制閥啟閉振蕩也會形成脈動流。

5.使用過程中流動狀態變化

通常儀表調試正常運行一段時期后,也會因流動狀態變化而出現故障。雖然這種故障原因出現概率不高,但在分析故障原因時不應忘記這一因素。

案例5  這是一個懸掛在液流中的剝離襯里片擺動,隨著液流形成脈動流的罕見實例。江西某銅礦冶廠裝有若干臺電磁流量計測量含粉狀固相的漿液,幾年來一直使用正常。到1998年7月用戶反映其中一臺DN600mm儀表出現輸出晃動高達滿度值的50%~100%,F場檢查儀表本身均正常,并且巡視和詢問得悉流動動力源未改動,不會新產生流動波動,也排除了使用環境變壞新引入干擾的可能性?傮w印象是儀表正常,安裝和環境條件符合要求。當時因不能停流卸下和檢查流量傳感器隱蔽部分及其鄰近管道狀況,一時未找出故障原因。直到月余后該廠停車檢修,發現流量傳感器附近上游襯有橡膠襯里的U型管內,大片橡膠襯里脫落,懸掛于管內,隨液體流動而擺動,造成流動波動,儀表如實反映,形成輸出晃動。新換上U型管后,大幅輸出晃動就不再出現了。

案例6  魚在管內洄游,輸出信號出現大尖峰,本案例取自一則國外報道,是在美國發生的[5]。

大口徑電磁流量計監測火電廠冷凝器冷卻海水流量,從記錄紙上看到儀表偶爾出現大尖峰信號。數度現場檢查,因干擾噪聲瞬現即逝,檢查時捕捉不到,也未發現周圍有產生電氣噪聲等異常情況。用戶曾有人提出也許有魚在流量傳感器內流動的想法,當時認為排放口有細網目網柵擋住和流量傳感器上游不可能有魚進入而被否定了。但事后做了一個實驗,將電磁流量計安裝于小型水槽,放入金魚觀察,金魚鉆入電磁流量傳感器,儀表果然出現尖峰噪聲。以后,當初提問者告,在排放通道中確實見到了魚影,是由魚苗經網柵鉆入排放管道后長大為成魚。

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