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電磁流量計(jì)在醋酸生產(chǎn)中的使用與故障處理
醋酸裝置中很多都采用孔板,、渦街、渦輪,、橢圓齒輪等流量測量儀表,。這些流量計(jì)有很多不足之處：容易磨損、被介質(zhì)腐蝕后泄漏,、壽命短,、維護(hù)工作量大，很難滿足生產(chǎn)要求[1],。隨著裝置的技改采用新型的電磁流量計(jì)代替設(shè)計(jì)的的流量計(jì),。這一改動不但滿足了醋酸生產(chǎn)工藝要求又很大程度的降低了投資、減小了維護(hù)強(qiáng)度,。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了非常理想的效果,。
1 電磁流量計(jì)的種類
電磁流量計(jì)可有多種分類，按勵磁方式分類,、按傳感器和轉(zhuǎn)換器的組成分類,、按連接方式分類按傳感器與管道的連接方式分類，也可按用途分類,，本文主要介紹按勵磁方式的分類,。
1）直流勵磁型。這種電磁流量計(jì)數(shù)量很少,，只用于測量液態(tài)金屬流量,，如常溫下的汞和高溫下的液態(tài)鈉,、鉀等?！?/p>
2）交流工頻勵磁型,。較早期的電磁流量計(jì)用50Hz工頻市電勵磁，由于易受電磁干擾和零點(diǎn)漂移等原因,，現(xiàn)已逐漸被低頻矩形勵磁所代替,。但在測量泥漿、礦漿等液固兩相流時(shí),，低頻矩形波勵磁方式由于不能克服固體擦過電極表面產(chǎn)生的尖峰噪聲,，而工頻交流勵磁的儀表則不存在這一缺點(diǎn)，所以國內(nèi)外尚有一些電磁流量計(jì)仍采用交流勵磁方式,。
3）低頻矩形波勵磁型,。用于低頻矩形波勵磁方式功耗小，零點(diǎn)穩(wěn)定,，是目前電磁流量計(jì)的主要勵磁方式,。其波形有“正-負(fù)”二值和“正-零-負(fù)-零”三值兩種。有的電磁流量計(jì)勵磁頻率可以由用戶設(shè)定,，一般小口徑儀表用較高頻率,，大口徑儀表用較低頻率。
4）雙頻勵磁型,。勵磁電流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波,，主要為克服二值矩形波勵磁存在的漿液噪聲和流動噪聲，提高儀表的穩(wěn)定性和響應(yīng)特性,。
2 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種流量測量儀表,，用于測量管道中導(dǎo)電液體體積流量。由于電磁流量計(jì)的部件沒有轉(zhuǎn)動部分,，也沒有阻礙流體流動的部件,，因此幾乎沒有壓力損失；被測液體只與電磁流量計(jì)的管道襯里和電極相接觸,，因此只要電極和襯里材料選擇合理,，因此具有很好的耐腐蝕、耐磨損性能[2],；安裝方便水平,、垂直、傾斜均可安裝,；測量精度高,，可以達(dá)到0.5%,；量程比大,，一般為1：20,。
3 電磁流量計(jì)的故障分析
電磁流量計(jì)在運(yùn)行中會由于各種故障的發(fā)生會造成測量不準(zhǔn)的現(xiàn)象，一般在運(yùn)行中電磁流量計(jì)產(chǎn)生的故障大概可分為兩類,。一類為流量計(jì)本身故障,，元器件損壞引發(fā)的故障；一類為外界條件的改變引起的故障,，例如安裝的不合理造成流動畸變,，沉積和結(jié)垢等。
3.1 介質(zhì)中含有氣泡出現(xiàn)測量故障
介質(zhì)從外界吸入氣體或者介質(zhì)中溶解氣體轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡是液體中產(chǎn)生泡狀氣體的兩種途徑,。如果介質(zhì)中存在較大的氣泡,，當(dāng)氣泡通過電極時(shí)整個電極就被遮蓋，使流量信號輸人回路瞬時(shí)開路,，從而輸出信號就會出現(xiàn)波動,。判斷造成這種波動原因的可以這樣做，將磁場的回路電流切斷,，切斷后如果流量計(jì)還有顯示并且還處于波動狀態(tài),，證明介質(zhì)中存在氣泡會造成電磁流量計(jì)波動。用指針式萬用表測量電磁流量計(jì)電極電阻,，會發(fā)現(xiàn)電磁流量計(jì)電極的回路電阻要高于正常時(shí)的電阻值,。
若是由于電磁流量計(jì)安裝位置所的造成空氣進(jìn)入被測介質(zhì)，如果由于在管系高點(diǎn)安裝電磁流量計(jì)而貯留氣體,，或由于外界吸入空氣引起的流量計(jì)波動,，則需要更換電磁流量計(jì)安裝位置改裝在管線zui低點(diǎn)安裝，或者采用U型管安裝,。但是有些情況由于電磁流量計(jì)口徑較大或者安裝的位置不易改變,，可以采取在流量計(jì)上游安裝集氣包和排氣閥來解決這種情況[3]。
3.2 介質(zhì)非滿管
在日常生產(chǎn)中偶爾會有非滿管現(xiàn)象,。這種現(xiàn)象可以看做是液體中含有氣泡的典型情況,。當(dāng)電極水平面低于介質(zhì)液面時(shí)，流量計(jì)前后采用直管段比較理想,，測量數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定,。但是管內(nèi)上半部的氣體體積也被算成介質(zhì)流量，因此這種情況下得測量誤差較大,；當(dāng)電極水平面高于介質(zhì)液面時(shí),，電磁流量計(jì)的測量回路處于開路狀態(tài)，所測量的數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真,。處理這種介質(zhì)非滿管所產(chǎn)生的故障可有如下辦法：盡量在自下而上流動的垂直管道上安裝電磁流量計(jì),；實(shí)際生產(chǎn)中需要電磁流量計(jì)水平安裝，這種情況下應(yīng)該安裝在管道的zui低端，并將且電磁流量計(jì)的電極軸線于地平線平行,，（不然沉積物會覆蓋處于低位的電極）,；為了避免測量管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，應(yīng)該將流量計(jì)的傳感器安裝在泵的下游,、控制閥的上游,；流量計(jì)傳感器的安裝口應(yīng)有一定的背壓，并且應(yīng)遠(yuǎn)離直接排放口[4],。
但是,，zui重要的還是電磁流量計(jì)在安裝時(shí)禁止出現(xiàn)介質(zhì)非滿管的情況。
3.3 電磁流量計(jì)電極被腐蝕
由于在醋酸生產(chǎn)的過程中會接觸到一些強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì),，所以當(dāng)電磁流量計(jì)的電極材料選擇不當(dāng)時(shí),，介質(zhì)會腐蝕流量計(jì)的電極，zui終導(dǎo)致傳感器失效,。因此會出現(xiàn)流量計(jì)輸出波動,。只有當(dāng)電極被腐蝕后出現(xiàn)流量計(jì)故障我們才能發(fā)現(xiàn)電極材料不耐腐蝕，這種材料本身性能問題使用之前是無法辨別的,。因此只有更換新的電極來解決此種故障,。所以電極腐蝕故障判斷處理都屬于事后維護(hù)處理的方法。
3.4 待測液體性質(zhì)導(dǎo)致測量故障
如果被測介質(zhì)電導(dǎo)率降低,，電極的輸出阻抗會增大,，這時(shí)轉(zhuǎn)換器輸入的阻抗就會引起負(fù)載效應(yīng)，流量計(jì)就會產(chǎn)生測量誤差,。如果電磁流量計(jì)出現(xiàn)這個故障則只有選用滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計(jì),，或者選用孔板流量計(jì)等其它原理的流量計(jì)。
3.5 流量計(jì)的電極結(jié)垢或電極短路造成的測量故障
當(dāng)被測液體中含有金屬時(shí),，流量計(jì)的電極容易發(fā)生短路現(xiàn)象,，這時(shí)流量計(jì)的測量值明顯偏小或趨于零。在日常生產(chǎn)運(yùn)行中這種現(xiàn)象不是經(jīng)常發(fā)生的,。當(dāng)測量高粘度介質(zhì)時(shí),，由于介質(zhì)易附著和沉淀在管壁，若被測液體電導(dǎo)率低于附著的介質(zhì)電導(dǎo)率時(shí),，電極的信號電勢就會被沉淀分流從而不能正常工作,，出現(xiàn)電極短路現(xiàn)象；如果沉淀的介質(zhì)是非導(dǎo)電層,，會造成電極開路流量計(jì)也不能正常工作,。若氧化鐵銹層附著于襯里管壁，或者主要成分是金屬的沉淀物,，其電導(dǎo)率大于液體電導(dǎo)率,，實(shí)際流量值會高于流量計(jì)測得的流量值,；若沉淀物是碳酸鈣等水垢層，則被測液體的電導(dǎo)率高于沉淀物的電導(dǎo)率,，結(jié)果測得的流量值會小于實(shí)際的流量,。
為了防止流體中的沉淀物影響流量計(jì)的工作，流量計(jì)的電極選用不易附著突出的尖形或半球形,，并且可以更換式或者刮刀式清垢電極等。選用刮刀式電極可定期手動刮除傳感器外的塵垢,?；蛘咭部梢詫y量電路暫時(shí)斷開，通以短時(shí)間的低壓大電流在電極間,，焚燒清除油脂類沉淀物,。也可采用提高液體流速的辦法來清掃管壁的附著層。
3.6 待測介質(zhì)的非對稱流動
在正常生產(chǎn)的情況下,，管道內(nèi)流體的流速是軸對稱分布,，磁場均勻?！ 《鴮?shí)際管道中流體的非軸對稱流速分布經(jīng)常出現(xiàn),，此時(shí)，流體流向可分成沿管道軸線的直線流,，待測液體的體積流量就是它對管道橫截面的積分,；另一種則是旋渦流。由于旋渦流的出現(xiàn)對傳感器的輸出產(chǎn)生影響,，流量計(jì)就會產(chǎn)生誤差[5],。為了消除旋渦流對流量計(jì)傳感器的影響；流量計(jì)的上游應(yīng)該有足夠長的直管段,，才能使流體的流速按同心圓分布,；流量計(jì)附近的管道內(nèi)徑應(yīng)與流量計(jì)內(nèi)徑相同，這樣才會使流速分布均勻,；不然可用安裝流量調(diào)節(jié)器來部分補(bǔ)償上游直管段的不足,。
3.7 流量計(jì)襯里變形導(dǎo)致測量波動
流量計(jì)的襯里一般都采用氟塑料，這樣流量計(jì)的襯里非常容易發(fā)生變形,，出現(xiàn)計(jì)量故障的現(xiàn)象,。襯里發(fā)生變形的主要原因有兩種：一氟塑料襯里滲透進(jìn)蒸汽發(fā)生熱擴(kuò)散現(xiàn)象，通常襯里材料,、厚度,、內(nèi)外的溫差以及流體和蒸汽的類型、管道壓力等諸多因素決定了滲透的程度,；二是取決于氟塑料襯里材料的本身的工藝結(jié)構(gòu),，一般采用聚四氟乙烯作為氟塑料襯里材料,，聚四氟乙烯材料無粘結(jié)力僅靠壓貼與管壁結(jié)合，所以負(fù)壓管道不采用此種材質(zhì)[6],。
為了防止襯里變形,，我們一般采取以下措施：增加法蘭和線圈盒之間的隔熱厚度，降低流體溫差減小熱擴(kuò)散,，使襯里內(nèi)外溫差zui大程度上得到改善,，這樣就可以降低滲透率減緩測量管壁內(nèi)蒸汽的凝聚；此外,，將聚四氟乙烯襯里厚度加厚或者更換另外形式的襯里,。
3.8 外部電磁的干擾
在生產(chǎn)現(xiàn)場存在著管道雜散電流、靜電,、電磁波和磁場等干擾源,。電磁流量計(jì)的流量信號很小，非常容易被外界電磁干擾,，而影響了電磁流量計(jì)的正常工作,。所謂的電場干擾是指，流量計(jì)測量管內(nèi)的電勢平衡被噪聲破壞后出現(xiàn)輸出信號波動異常,。
為了減少外部磁場對流量計(jì)的干擾,，我們要在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源的位置安裝電磁流量計(jì)傳感器。另外采取增強(qiáng)屏蔽措施來防止強(qiáng)電場的干擾等,。也可以將電磁流量傳感器與管道的連接處做絕緣處理,。
3.9 其他原因引起的故障
1）雷電打擊。電磁流量計(jì)在受到雷擊后容易在線路中感應(yīng)出高電壓和電流,，損壞流量劑,。
2）環(huán)境條件變化。一旦流量計(jì)的工作環(huán)境條件變化,，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的干擾源,，儀表的正常工作就會被干擾，流量計(jì)的輸出信號就會出現(xiàn)波動,。