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电磁流量计误差较大怎么办


文章日期:2019-08-18|阅读数:


电磁流量计误差较大怎么办?电磁流量计以无压损、高精度、价格适中等优势,广受石化、化工等行业企业的青睐,在流量计量中担任着重要的角色。然而在实际应用中,受操作不当、设备选择不合理、安装不科学的情况,测量误差就很难避免,给使用者造成麻烦。因此,广大仪表人应当重视各种造成电磁流量计误差的因素。
 
电磁流量计误差较大怎么办
 
一、电磁流量计测误差大?问题很可能在这里
 
总的来说,造成电磁流量计误差的主要影响可以分为三类:选型不当,待测液影响和干扰。
 
1、选型不当
 
①待测液体流速
 
电磁流量计可测的流速范围一般为0.5~10m/s,经济流速范围为1.5~3m/s。实际使用时要根据待测流量大小及电磁流量计可测流速范围来确定测量管内径。
 
②电极及衬里材料选择
 
电极及衬里材料直接与待测液体接触,应根据待测液体的特性(如腐蚀性、磨蚀性等)及工作温度选择电极及衬里材料,如选择不当,则会造成附着速度快、腐蚀、结垢、磨损、衬里变形等问题,进而产生测量误差。
 
③励磁稳定性
 
电磁流量计的励磁方式有直流励磁、交流正弦波励磁和双频矩形波励磁等,直流励磁容易产生电极极化和直流干扰问题,交流正弦励磁容易引起零点变动,而双频矩形波励磁既有低频矩形波励磁优良的零点稳定性,又有高频矩形波励磁对流体噪声较强的抑制能力,是一种较理想的励磁方式。实际应用时,应尽量保证电源电压和频率的稳定,以确保磁场强度恒定,减小由于磁场强度变化引起的测量误差。
 
④混合相流体测量
 
用电磁流量计测量液固混合相流体(如含泥沙的水)的流量时,如果选用由单相液体校准的电磁流量计,则会产生测量误差,此时应选择不会引起液固相分离的直管段处安装传感器。
 
2、待测液体影响
 
①待测液体电导率剧烈变化
 
待测液体电导率较大时,会引发显示数值的较大波动,若问题十分严重,则控制系统很难实现正常的运作;而待测液体电导率过低时,电极很难实现正常输出,如果操作中待测液体电导率处于下限值以下范围,那么电磁流量计就很难正常发挥作用。针对这些情况,首先,要立足实际需求,结合相关标准和要求,进行电磁流量计类型的选择;其次,安装反应器或直管段,以保障物料的充分混合,推动化学反应的顺利实现;再次,重新进行流量计类型的甄选。
 
②待测液体气泡或非满管
 
对于气泡,主要来源于液体中溶解的气体发展为游离状态的气泡和外界吸入的气泡。包含大量气泡体积的流量,会影响测量的准确性。若气泡直径过大,甚至超过电极直径的数值,则测量显示过程中会出现不稳定状态,波动无法避免。针对这种情况,首先,可将集气器安装在电磁流量计上,同时按照周期进行排气操作;其次,合理更换安装位置;再次,将垂直管道安装在电磁流量计上,保障自下而上的方向;第四,安装传感器时,避免与排放口距离过近;第五,将传感器安装在控制阀位置,处于其上游位置,或泵的下游。
 
③待测液体电导率太低
 
被测液体电导率降低,会增加电极的输出阻抗,并由转换器输入阻抗引起负载效应而产生测量误差,如果实际电导率低于下限值,则仪器不能正常工作,示值会产生波动。对策:选用其它满足要求的低电导率电磁流量计,如电容式电磁流量计;选用其它原理流量计,如孔板等。
 
④测量液体呈现不对称状态
 
测量中,待测液体存在非对称情况,主要存在两种流动组合:一种为单一的漩涡流;另一种是沿管线轴线的直线流,液体的体积流量为管道截面的积分。针对上游直管段不足的情况,可采用流量调节器进行调整;其次,保证上下游合理范围内管道内径与流量计内径具有相同的数值;再次,为上游留够充足的直管段。
 
⑤测量管内存在着层
 
电磁流量计常用于测量非清洁流体。非清洁流体内部含有一些沉淀物等物质,使得电磁流量计电极表面或管道内受到污染,造成测量结果误差现象。针对这种情况,首先,定期清洗电磁流量计;其次,合理提升流速,将其控制在4m/s状态;再次,应用聚四氯乙烯等材料的衬里。
 
3、干扰
 
①空间电磁干扰
 
转换器与传感器问的电缆线较长,在较强电磁环境下,很易受到干扰,从而引发仪器测量值出现非线性情况,很难正常显示。针对这种情况,首先,引入屏蔽措施,可在接地钢管内进行电缆的单独引入,并使用达标的屏蔽电缆;其次,合理缩短电缆长度;再次,与强磁场保持较远距离。
 
②连接电缆问题
 
电磁流量应用的实质是借助特定的电缆,实现转换器与传感器的连接,形成完整的系统,因此导体的横截面积、电容、电缆场地等都会产生不良影响。针对该情况,首先,要保证电缆型号满足要求,实现末端的有效连接,防止出现中间接头现象;其次,控制长度范围,通常越短越好
 
③接地问题
 
因传感器的输出信号很小,通常只要几毫伏,为了提高抗干扰能力,传感器的零电位必须单独可靠接地,且传感器输出信号接地点应与被测流体电气连接。传感器的接地电阻应小于10Ω,在连接传感器的管道内涂有绝缘层或采用非金属管道时,传感器两侧应安装接地环,并可靠接地,以使流体接地,流体电位与地电位相同。
 
④电极和励磁线圈对称点安装点振动
 
电磁流量计的励磁线圈和电极需保证对称,一旦不对称,生产过程中偏差就会引发,测量结果很难保证准确。另外,安装地点需达到较高的防振动标准,否则无法保证测量数值的精准性,甚至诱发仪表的不正常工作。
 
二、影响电磁流量计误差的几个问题
 
电磁流量计经过多年的研究,在我国有了突破性的发展。然而用户在使用电磁流量计过程中会出现误差的现象,那么这是什么原因呢?小编在此具体分析影响电磁流量计误差的几个问题。
 
1、流体电导率的问题
 
流体电导率的降低,将增加电极的输出阻抗,并且由转换器输入阻抗引起的负载效而产生误差,因此,按如下所述原则,规定了电磁流量计应用中流体的电导率的下限。电极的输出阻抗决定了转换器所需的输入阻抗的大小,而电极输出阻抗,可认为流体的电导率和电极大小所支配。在理论分析时将电极作为点电极,大小可以忽略。实际上,电极有一定大小,当直径为d的圆板电极与电导率为k的半无限展宽大的流体接触时,其展宽电阻为1/2kd。因此,如果管道直径d>>d,则电极的输出阻抗为两个展宽电阻之和,即等于1/kd 。一般测量流体的电导率的下限为5μs/cm~10μs/cm,所以,若电极直径为1cm,则电极的输出阻抗就为1/kd=100kω~200kω,为使输出阻抗的影响限制在0.1%以下,转换器的输入阻抗应为200 mω左右。
 
2、电极衬里附着物的影响
 
在测量有附着沉淀物的流体时,电极表面将受污染,常常引起零点变动,故必须注意,零点变化和电极污染程度两者的关系,要进行定量分析比较困难,但可以说,电极直径越小,所受的影响越小。在使用中,应注意电极的清污,以防止附着。在衬里上附着沉淀物时产生的误差δε,如果附着的厚度是一样,则可由式:δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf) ×(1-2t/d)2]计算,其中kω、kf分别为附着物和测量流体的电导率,附着物厚度为t,直径为d。若式中kω和kf相等,则无误差,附着物的电导率较低时,上式也成立,但因为会增加电极的输出阻抗,因此受到限制,如绝缘性沉淀物浸在流体中就是这种情况。相反,如附着金属粉末等,因高电导率的附着层,使感应电势短路,使电极输出偏低,造成负偏差。在测量具有沉淀附着物的流体时,除了选择如玻璃或聚四氯乙烯等难以附着沉淀的衬里外,还应增其流速。如果在流体中均匀地含有气泡,则测量的是气泡的体积流量,并且使所测量值不稳定,而引起误差。综上所述,在选用流量计特别是大口径电磁流量计时,应考虑今后对传感器的电极及衬里的维护问题。如选用上海光华<。.>爱而美特仪器有限公司的刮刀电极或可更换式电极,或者在传感器的上游或下游的适当位置预置一个清洗用入孔,以便日后清洗传感器。
 
3、信号传输电缆长度的问题
 
传感器(即电极)与传感器之间的连接电缆愈短愈好。但有些现场受安装环境位置的限制,转换器与传感器的距离较远,这时要考虑连接电缆的最大长度问题。传感器与转换器之间的连接电缆的最大长度又由电缆的分布电容和被测流体的电导率决定。
 
实际使用中,当被测流体的电导率是在一定的范围之间,因此就决定了电极与转换器之间电缆的最大长度。当电缆长度超过最大长度时,由电缆分布电容引起的负载效应就成了问题。为防止这种情况发生,使用双芯两层屏蔽电缆,由转换器提供低阻抗电压源使内侧屏蔽与芯线得到相同的电压,以形成屏蔽,即使芯线与屏蔽之间有分布电容存在,但芯线与屏蔽是同电位,则两者之间就无电流通过,也无电缆的负载效应存在,因此可延长信号电缆最大长度。另外,还可用特殊信号传输电缆延长转换器与传感器之间的最大长度。
 
4、励磁的技术问题
 
励磁技术是励磁流量计测量性能的关键技术之一,励磁方式实际应用上可分成交流正弦波励磁,非正弦波交流励磁和直流励磁方式。
 
交流正弦波励磁,当交流电源电压(有时是频率)不稳时,磁场强度将有所改变,所以电极间产生的感应电动势也变动,因而,必须从传感器取出对应于计算磁场强度的信号,作为标准信号。这种励磁方式易引起零点变动,而降低其测量精度。
 
非正弦波交流励磁,是采用低于工业频率的方式或三角波励磁的方式,可以认为产生恒定直流,周期性地改变极性的方式,因这种励磁电源稳定,故不必除去磁场强度的变动而进行运算。
 
交流励磁的方式的主要问题是感应噪声严重。
 
直流励磁方式,则是在电极上的极化电位成了重要障碍。故一定值的直流励磁方式仅适用于非电解质(如液体金属)液体的测量。在测量自来水、源水的等水溶液时,一般采用周期性间歇的直流励磁方式。间歇周期应选为交流电源周期的整数倍,可消除交流电源频率的噪声,排除了交流磁场的电涡流和直流磁场的极化干扰,励磁频率降低,零点稳定性可以提高,但仪表抗低频干扰能力减弱,响应速度慢,如果励磁频率高,则抗低频干扰的能力增强,但仪表的零点稳定性降低。这一问题到二十世纪七十年代研究出了低频矩形波(50hz的1/2~1/32),解决了长期困扰电磁流量计的工频干扰,提高了零点稳定性和测量精确度。二十世纪八十年代又出现了三值低频矩形波励磁技术(有50hz的1/8为周期,采用正弦规律变化的励磁电流),具有更好的零点稳定性,解决了干扰电势的影响,但降低了响应速度,并且在测量泥浆、纸浆等含固体颗粒和纤维流体及低导电率流体测量时,会产生噪声(因流体摩擦电极,使电极表面氧化剥离后又形成所致),使输出信号摆动不稳;二十世纪八十年代末又针对这些问题推出了双频矩形励磁方式,其励磁波形由低频(6.5hz)矩形波和高频(75hz)矩形波叠加构成,分别采样与之相对应的流量信号,得到低频和高频特征的两种信号经过处理后可再现实际流量的信号值。因此这种技术既具有低频矩形波励磁技术优良的零点稳定性,又具有高频矩形波励磁技术对流体噪声较强的抑制能力。
 
5、传感器接地的问题
 
电磁流量计传感器电极检测的流量信号是毫伏级,且以传感器内流体的电位为基准的,所以外来干扰对它的影响极大,因而,良好的接地很大程度上决定着流量计的测量准确度。被测的流体本身作为电导体,必须排除其他不相关的电磁干扰。电极检测出的电势信号,不受外界寄生电势的干扰。对传感器应有良好的单独接地线,接地电阻小于10ω。在连接传感器的管道内若涂有绝缘层或是非金属管道时,传感器两侧应装有接地环。
 
三、电磁流量计的常见故障
 
1.仪表本身故障
 
仪表结构件或元器件损坏引起的故障。
 
2.外界原因引起的故障
 
①调试期故障
 
调试期故障出现在新装用后调试初期,主要原因是仪表选用或设定不当,安装不妥等。本类故障在电磁流量计初始装用调试时就出现,但一经改进排除故障,以后在相同条件下一般就不会再度出现。常见调试期故障主要有安装不妥、环境干扰、流体特性影响三方面原因。
 
第一,管道系统和安装等方面。通常是电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障,常见的例如将流量传感器安装在易积聚潴留气体的管网高点;流量传感器后无背压,液体迳直排人大气,形成其测量管内非满管;装在自上向下流的垂直管道上,可能出现排空等。
 
第二,环境方面。主要是管道杂散电流干扰,空间电磁波干扰,大电机磁场干扰等。管道杂散电流干扰通常采取良好单独接地保护可获得满意测量,但如遇管道有强杂散电流亦不一定能克服,须采取流量传感器与管道缘绝的措施。空间电磁波干扰通常采用单层或多层屏蔽予以保护,但也曾遇到屏蔽保护还不能克服。
 
第三,流体方面。液体含有均匀分布细小气泡通常不影响正常测量,唯所测得体积流量是液体和气体两者之和;气泡增大会使输出信号波动,若气泡大到流过电极遮盖整个电极表面,使电极信号回路瞬时断开,输出信号将产生更大波动。低频(50/16Hz- 50/6 Hz)矩形波激磁电磁流量计测量液体中含有固体超过一定含量时将产生浆液噪声,输出信号亦会有一定程度波动。两种或两种以上液体作管道混合工艺时,若两种液体电导率或各自与电极间电位有差异,在混合未均匀前即进入流量传感器进行流量测量,输出信号亦会产生波动。电极材质与被测介质选配不善,产生钝化或氧化等化学作用,电极表面形成绝缘膜,以及电化学和极化现象等,均会妨碍正常测量。
 
②运行期故障
 
运行期故障一般在运行一段时期后出现,是电磁流量计经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障,常见故障的主要原因有流体中杂质附着电极衬里,流量传感器内壁附着层,雷电击,环境条件变化出现新干扰源等。
 
第一,内壁附着层。由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多,出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近,仪表还能正常输出信号,只是改变流通面积,形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层,电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层,电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。
 
第二,雷电击。雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流,进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有三条引入途径:电源线,传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析,引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的,其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到,不仅电磁流量计出现故障,控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。
 
第三,环境条件变化出现干扰源。主要原因与调试期故障环境方面基本相同,只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计,调试期因无干扰源,仪表运行正常,然而在运行期出现新干扰源,测量点附近管道或较远处实施管道电焊,干扰仪表正常运行,出现输出信号大幅度波动。


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