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德國寶德Burkert電磁流量計(jì)工作原理和日常維護(hù)
德國寶德Burkert電磁流量計(jì)工作原理：
德國寶德Burkert電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì),。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小,，可測(cè)流量范圍大,。大流量與小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬,，大可達(dá)3m,，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高,，可測(cè)量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸,、堿、鹽溶液,、水,、污水、腐蝕性液體以及泥漿,、礦漿,、紙漿等的流體流量。但它不能測(cè)量氣體,、蒸汽以及純凈水的流量,。
當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),，感應(yīng)電勢(shì)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(yùn)動(dòng)的速度成正比,。同理，導(dǎo)電流體在磁場中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應(yīng)力線時(shí),，也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定：
Ex=BDv-----------------式（1）
式中Ex—感應(yīng)電勢(shì),，V,；
B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，T
D—管道內(nèi)徑,，m
v—液體的平均流速,，m/s
然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD²）/4的乘積，將式（1）代入該式得：
Qv=(πD/4B)* Ex ---------式（2）
由上式可知,，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí),，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極,，就可引入感應(yīng)電勢(shì)Ex,，測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可求得體積流量。
據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理,，在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極,，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生
感應(yīng)電勢(shì),，此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出,，數(shù)值大小與流速成正比例,，其值為：
E=B·V·D·K
式中： E－感應(yīng)電勢(shì),；
K－與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)；
B－磁感應(yīng)強(qiáng)度,；
V－導(dǎo)電液體平均流速,；
D－電極間距；（測(cè)量管內(nèi)直徑）
傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào),，傳送到轉(zhuǎn)換器,，經(jīng)放大，變換濾波等信號(hào)處理后,，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量,。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報(bào)警輸出及頻率輸出,，并設(shè)有RS－485等通訊接口,，并支持HART和MODBUS協(xié)議。
注：不同電磁流量計(jì)參數(shù)略有差異,，使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說明書,。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中,，垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道,，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明,，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布,，兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：
e=KBDv (3-36)
式中，v為管道截面上的平均流速,，k為儀表常數(shù),。由此可得管道的體積流量為：
qv= πeD/4KB (3-37)
由上式可見，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,，與其它物理參數(shù)無關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理,。
需要說明的是,，要使式(3—37)嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測(cè)量條件滿足下列假定：
①磁場是均勻分布的恒定磁場;
②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布;
③被測(cè)液體是非磁性的;
④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。
日常維護(hù)
僅需對(duì)儀表作周期性直觀檢查,，檢查儀表周圍環(huán)境,，掃除塵垢，確保不進(jìn)水和其他物質(zhì),，檢查接線是否良好,，檢查儀表附近有否新裝強(qiáng)電磁場設(shè)備或有新裝電線橫跨儀表。若是測(cè)量介質(zhì)容易沾污電極或在測(cè)量管壁內(nèi)沉淀,、結(jié)垢,、應(yīng)定期作清垢、清洗,。
故障查找
流量計(jì)開始投運(yùn)或正常投運(yùn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)儀表工作不正常,，應(yīng)首先檢查流量計(jì)外部情況，如電源是否良好,、管道是否泄露或處于非滿管狀態(tài),、管道內(nèi)是否有氣泡、信號(hào)電纜是否損壞,、轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)（即后位儀表輸入回路）是否開路,。切記盲目拆修流量計(jì)。
傳感器檢查
測(cè)試設(shè)備：500MΩ絕緣電阻測(cè)試儀一臺(tái),，萬用表一只,。
測(cè)試步驟：
（1）在管道充滿介質(zhì)的情況下，用萬用表測(cè)量接線端子A,、B與C之間的電阻值,，A-C、B-C之間的阻值應(yīng)大至相等,。若差異在1倍以上,，可能是電極出現(xiàn)滲漏、測(cè)量管外壁或接線盒內(nèi)有冷凝水吸附,。
（2） 在襯里干燥情況下,，用MΩ表測(cè)A-C、B-C之間的絕緣電阻（應(yīng)大于200MΩ）,。再用萬用表測(cè)量端子A,、B與測(cè)量管內(nèi)二只電極的電阻（應(yīng)呈短路連通狀態(tài)）。若絕緣電阻很小,，說明電極滲漏,，應(yīng)將整套流量計(jì)返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50MΩ以上且步驟（1）的檢查結(jié)果正常,，則可能是測(cè)量管外壁受潮,，可用熱風(fēng)機(jī)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干,。
（3） 用萬用表測(cè)量X、Y之間的電阻,，若超過200Ω,，則勵(lì)磁線圈及其引出線可能開路或接觸不良。拆下端子板檢查,。
（4） 檢查X,、Y與C之間的絕緣電阻，應(yīng)在200MΩ以上,，若有所下降,，用熱風(fēng)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干處理。實(shí)際運(yùn)行時(shí),，線圈絕緣性下降將導(dǎo)致測(cè)量誤差增大,、儀表輸出信號(hào)不穩(wěn)定,。
（5） 如判定傳感器有故障,，請(qǐng)與電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家聯(lián)系，一般現(xiàn)場無法解決,，需到廠家維修,。
轉(zhuǎn)換器檢查
如判定是轉(zhuǎn)換器故障，經(jīng)檢查外部原因沒問題的情況下,，請(qǐng)與電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家聯(lián)系,，廠家一般會(huì)采取更換線路板的方式解決。
電極的維護(hù)
1.在使用電磁流量計(jì)之前,，要先用標(biāo)準(zhǔn)的PH值溶液來標(biāo)定電磁流量計(jì),。標(biāo)定之后在操作之前，大家一定要注意先用蒸餾水把電磁流量計(jì)的電極清洗一遍,，然后再用測(cè)液清洗再一次清洗電極,。
2.如果不使用電磁流量計(jì)，要取下電磁流量計(jì)電極的時(shí)候,，大家要注意不要讓電極的觸感器與硬物碰撞了,，否則只要是出現(xiàn)損傷都會(huì)影響到電極的使用的。
3.使用電磁流量計(jì)結(jié)束之后,，大家要把電磁流量計(jì)的電極套給套上,，里面少放一些飽和溶液，只要保證電極的球泡是濕潤的就可以了,，但是記住不要放在蒸餾水中浸泡,。
4.平常要注意電極保持干凈，不要讓它的兩邊輸出出現(xiàn)了短路的情況,，不然的話會(huì)使得測(cè)量不準(zhǔn)確,，影響電磁流量計(jì)的使用的,。
其實(shí)，維護(hù)電磁流量計(jì)電極的方法還有很多,，大家在使用過程中要多加注意,，不要因?yàn)樽约阂稽c(diǎn)小小的疏忽造成了電磁流量計(jì)日后無法正常使用。
德國寶德Burkert電磁流量計(jì)常見故障：
典型故障診斷及處理
1. 無流量輸出,。檢查電源部分是否存在故障,，測(cè)試電源電壓是否正常；測(cè)試保險(xiǎn)絲通斷,；檢查傳感器箭頭是否與流體流向一致,，如不一致調(diào)換傳感器安裝方向；檢查傳感器是否充滿流體,，如沒有充滿流體,，更換管道或垂直安裝。
2. 信號(hào)越來越小或突然下降,。測(cè)試兩電極間絕緣是否破壞或被短路,，兩電極間電阻值正常在(70～100)Ω之間；測(cè)量管內(nèi)壁可能沉積污垢,，應(yīng)清洗和擦拭電極,，切勿劃傷內(nèi)襯。測(cè)量管襯里是否破壞,，如破壞應(yīng)予以更換,。
3. 零點(diǎn)不穩(wěn)定，檢查介質(zhì)是否充滿測(cè)量管及介質(zhì)中是否存在氣泡,，如有氣泡可在上游加裝消氣器,，如水平安裝可改成垂直安裝；檢查儀表接地是否完好,，如不好,，應(yīng)進(jìn)行三級(jí)接地(接地電阻≤100Ω)；檢查介質(zhì)電導(dǎo)率應(yīng)不小于5μs/cm,；檢查介質(zhì)是否淤積于測(cè)量管中,，清除時(shí)注意不要將內(nèi)襯劃傷。
4. 流量指示值與實(shí)際值不符,。檢查傳感器中的流體是否充滿管,，有無氣泡，如有氣泡可在上游加裝消氣器,；檢查各接地情況是否良好,；檢查流量計(jì)上游是否有閥，如有,，移至下游或使之全開,；檢查轉(zhuǎn)換器量程設(shè)定是否正確,，如不對(duì)，重新設(shè)定正確量程,。
5. 示值在某一區(qū)間波動(dòng),。檢查環(huán)境條件是否發(fā)生變化，如出現(xiàn)新擾源及其他影響儀表正常工作的磁源或震動(dòng)等,，應(yīng)及時(shí)清除擾或?qū)⒘髁坑?jì)移位,；檢查測(cè)試信號(hào)電纜，用絕緣膠帶進(jìn)行端部處理,，使導(dǎo)線,、內(nèi)屏蔽層、外屏蔽層,、殼體之間不相互接觸,。
選用電磁流量計(jì)測(cè)量流量的流體必須是導(dǎo)電的，因此不導(dǎo)電的氣體,、蒸汽,、油類、丙銅等物質(zhì)不能選用電磁流量計(jì)測(cè)量流量,。
德國寶德Burkert電磁流量計(jì)運(yùn)行故障：
經(jīng)初期調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后在運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障,，常見故障原因有：流量傳感器內(nèi)壁附著層，雷電擊,，環(huán)境條件變化。
1,、內(nèi)壁附著層
由于電磁流量計(jì)測(cè)量含有懸浮固相或污臟體的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)比其他流量儀表多,，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對(duì)較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近,，儀表還能正常輸出信號(hào),，只是改變流通面積，形成測(cè)量誤差的隱性故障,；若是高電導(dǎo)率附著層,，電極間電動(dòng)勢(shì)將被短路；若是絕緣性附著層,，電極表面被絕緣而斷開測(cè)量電路,。后兩種現(xiàn)象均會(huì)使儀表無法工作。
2,、雷電擊
雷電擊在線路中感應(yīng)瞬時(shí)高電壓和浪涌電流,，進(jìn)入儀表就會(huì)損壞儀表。雷電擊損儀表有3條引入途徑：電源線,，傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號(hào)線和激磁線,。然而從雷電故障中損壞零部件的分析,，引起故障的感應(yīng)高電壓和浪涌電流大部分足從控制室電源線路引入的，其他兩條途徑較少,。還從發(fā)生雷擊事故現(xiàn)場了解到,，不僅電磁流量計(jì)出現(xiàn)故障，控制室中其他儀表電常常同時(shí)出現(xiàn)雷擊事故,。因此使用單位要認(rèn)識(shí)設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施的重要性?，F(xiàn)任已有若于設(shè)計(jì)單位隊(duì)識(shí)和探索解決這一問題，如齊魯石化設(shè)計(jì)院[1],。
3,、環(huán)境條件變化
主要原因同上節(jié)調(diào)試期故障環(huán)境方面，只是擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運(yùn)行期間再介入的,。例如一臺(tái)接地保護(hù)并不理想的電磁流量計(jì),，調(diào)試期因無廠擾源，儀表運(yùn)行正常,，然而在運(yùn)行期出現(xiàn)新擾源（例如測(cè)量點(diǎn)附近管道或較遠(yuǎn)處實(shí)施管道電焊）擾儀表正常運(yùn)行,，出現(xiàn)輸出信號(hào)大幅度波動(dòng)。
德國寶德Burkert電磁流量計(jì)故障分析：
1．調(diào)試期故障
調(diào)試期故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段,，一經(jīng)排除,，在以后相同條件下不會(huì)再出現(xiàn)。常見的調(diào)試期故障通常由安裝不妥,、環(huán)境擾以及流體特性影響等原因引起,。
1. 安裝方面
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系高點(diǎn),；或安裝在自上而下的垂直管上,，可能出現(xiàn)排空；或傳感器后無背壓,，流體直接排入大氣而形成測(cè)量管內(nèi)非滿管,。
1. 環(huán)境方面
通常主要是管道雜散電流擾，空間強(qiáng)電磁波擾,，大型電機(jī)磁場擾等,。管道雜散電流擾通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)就可獲得滿意結(jié)果，但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車間管道,，有時(shí)在兩電極上感應(yīng)的交流電勢(shì)峰值Vpp可高達(dá)1V),，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等?？臻g電磁波擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入,，通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。
1. 流體方面
被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計(jì)的正常工作,，但隨著氣泡的增大,，儀
表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),，若氣泡大到足以遮蓋整個(gè)電極表面時(shí)，隨著氣泡流過電極會(huì)使電極回路瞬間斷路而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng),。
低頻方波勵(lì)磁的電磁流量計(jì)測(cè)量固體含量過多漿液時(shí),，也將產(chǎn)生漿液噪聲，使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng),。
測(cè)量混合介質(zhì)時(shí),，如果在混合未均勻前就進(jìn)入流量傳感進(jìn)行測(cè)量，也將使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng),。
電極材料與被測(cè)介質(zhì)選配不當(dāng),，也將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測(cè)量。應(yīng)根據(jù)儀表選用或有關(guān)手冊(cè)正確選配電極材料,。
1. 運(yùn)行期故障
運(yùn)行期故障是電磁流量計(jì)經(jīng)調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)的故障,，常見的運(yùn)行期故障基本由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊和環(huán)境條件變化等因素引起,。
1. 傳感器內(nèi)壁附著層
由于電磁流量計(jì)常用來測(cè)量臟污流體,，運(yùn)行一段時(shí)間后，常會(huì)在傳感器內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障,。這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的,。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路,，儀表不能正常工作,；若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路,，
儀表也不能正常工作,。所以，應(yīng)及時(shí)清除電磁流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)的附著結(jié)垢層,。
1. 雷電打擊
雷擊容易在儀表線路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表損壞,。它主要通過電源線或或者勵(lì)磁線圈或者傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線等相關(guān)途徑引入,，尤其是從控制室電源線引入占絕大部分。
1. 環(huán)境條件變化
在調(diào)試期間由于環(huán)境條件尚好(例如沒有擾源),，流量計(jì)工作正常,，此時(shí)往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。在這種情況下,，一旦環(huán)境條件變化,，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的擾源(如在流量計(jì)附近管道上進(jìn)行電焊，附近安裝上大型變壓器等),，就會(huì)擾儀表的正常工作,，流量計(jì)的輸出輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),。
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