電磁流量計(jì)輸出不穩(wěn)定的原因及處理方法詳解

電磁流量計(jì)輸出不穩(wěn)定大體上可歸納為五個(gè)方面的故障原因，分別是：

1. 流動(dòng)本身是波動(dòng)或脈動(dòng)的，實(shí)質(zhì)上不是電磁流量計(jì)的故障，僅如實(shí)反映流動(dòng)狀況；
2. 管道末充滿(mǎn)液體或液體中含有氣泡；
3. 外界雜散電流等電、磁干擾；
4. 液體物性方面（如液體電導(dǎo)率不均勻或含有較多變顆粒/纖維的漿液等）的原因；
5. 電極材料與液體匹配不妥。

　針對(duì)以上五個(gè)方面的故障原因，我們可以采取相應(yīng)方法來(lái)做處理以解決問(wèn)題。下圖所示是檢查電磁流量計(jì)輸出晃動(dòng)的流程。先按流程圖全面考急作初步調(diào)查和判斷，然后再逐項(xiàng)細(xì)致檢查和試排除故障。流程所列檢查順序的先后原則是：①可經(jīng)觀察或詢(xún)問(wèn)了解無(wú)須作較大操作的在前，即先易后難；②按過(guò)去現(xiàn)場(chǎng)檢修經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)頻度較高而今后可以出現(xiàn)概率較高者在前；③檢查本身的先后要求。若經(jīng)初步調(diào)查確認(rèn)是后幾項(xiàng)故障原因，亦可提前作細(xì)致檢查。

   下面就分別討論一下上述五個(gè)方面故障原因的檢查方法和應(yīng)對(duì)措施。

1、流動(dòng)本身的波動(dòng)（或脈動(dòng)）

    檢查流程圖第1項(xiàng)。若流動(dòng)本身波動(dòng)，儀表輸出晃動(dòng)則是如實(shí)反映波動(dòng)狀況。檢查方法可在使用現(xiàn)場(chǎng)向操作人員和流程工藝人員詢(xún)問(wèn)或巡視有否波動(dòng)源。管系流動(dòng)波動(dòng)（或脈動(dòng)）的原因通常有3個(gè)方面：

（1）電磁流量計(jì)上游的流動(dòng)動(dòng)力源采用了往復(fù)泵或膜片泵（經(jīng)常用于精細(xì)化工、食品、醫(yī)藥和給水凈化等加注藥液），這些泵的脈動(dòng)頻率通常在每分鐘幾次到百余次之間；
（2）儀表下游的控制閥流動(dòng)特性和尺寸選用不妥，從而產(chǎn)生獵振（hunting），這可觀察控制閥閥桿是否有振蕩性移動(dòng)；
（3）其他擾動(dòng)源使流動(dòng)波動(dòng)，例如：電磁流量計(jì)上游管道中有否阻流件（如全開(kāi)蝶閥）產(chǎn)生旋渦，這就好像渦街流量計(jì)的旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的渦列，傳感器進(jìn)口端墊圈伸入流通通道，墊圈條片狀碎塊懸在液流中擺動(dòng)等等。在有脈動(dòng)流動(dòng)源的管線上，要減緩其對(duì)流量?jī)x表測(cè)量的影響，通常采取流量傳感器遠(yuǎn)離脈動(dòng)源，利用管流流阻衰減脈動(dòng)；或在管線適當(dāng)位置裝上稱(chēng)作被動(dòng)式濾波器的氣室緩沖器，吸收脈動(dòng)。

2、管道未充滿(mǎn)液體或液體中含有氣泡

    檢查流程圖第2項(xiàng)，本類(lèi)故障主要是管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)不良使傳感器的測(cè)量管未充滿(mǎn)液體或傳感器安裝不妥所致。有時(shí)候流程的流量較大能充滿(mǎn)管道，電磁流量計(jì)也就運(yùn)行正常，當(dāng)流量減小就有可能導(dǎo)致液體不滿(mǎn)管而使流量計(jì)失常。

    之前我們也有過(guò)介紹，液體中泡狀氣體形成有從外界吸入和液體中溶解氣體（空氣）轉(zhuǎn)變成游離狀氣泡兩種途徑。液體中含有氣泡數(shù)量不多且氣泡球徑遠(yuǎn)小于電極直徑，雖然減少了部分液體體積，但不會(huì)使電磁流量計(jì)輸出晃動(dòng)；較大氣泡則因擦過(guò)電極能遮蓋整個(gè)電極，使流量信號(hào)回路瞬間開(kāi)路，造成流量計(jì)輸出信號(hào)晃動(dòng)更大。

• 液流中微小氣泡在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)逐漸在高點(diǎn)或死角積聚，若電磁流量計(jì)裝在管系高點(diǎn)，滯留氣體會(huì)減少傳感器內(nèi)液體流通面積而影響測(cè)量準(zhǔn)確度，滯留較多時(shí)還會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)；若傳感器裝在高點(diǎn)下游，高點(diǎn)積聚氣體超過(guò)容納量或因受壓力波動(dòng)，氣體以泡狀或片狀隨液體流動(dòng)，遮蓋電極而造成輸出晃動(dòng)。
• 外界吸入空氣常見(jiàn)途徑在給水公用事業(yè)方面主要有江河原水含有氣泡，或吸入口水位高度過(guò)低（通常要求有2－5倍以上吸入口直徑的距離，視吸入流速而異）形成吸入旋渦卷進(jìn)空氣。在流程工業(yè)方面的配比混合容器攪拌時(shí)混入空氣以及泵吸入端或管系其他局部產(chǎn)生密封不良的場(chǎng)所吸入空氣等。這類(lèi)故障在實(shí)踐中也常會(huì)碰到。
• 液體中溶解空氣分離成游離氣泡，管系壓力降低原溶解的空氣（或氣體）會(huì)分離成游離氣泡。例如充滿(mǎn)液體管系二端閥門(mén)關(guān)閉，停止運(yùn)行后逐漸冷卻，由于熱膨脹系數(shù)不同，液體收縮比管系收縮大得多，管系中形成收縮空間，形成局部真空狀態(tài)。液體中溶解空氣便分離出來(lái)形成氣泡，積聚于管系高點(diǎn)。重新啟動(dòng)，夾入氣泡的液體流過(guò)電極表面就可能使電磁流量計(jì)輸出不穩(wěn)定。這可能是管系啟動(dòng)運(yùn)行初期電磁流量計(jì)輸出不穩(wěn)定，然后趨于穩(wěn)定的這一現(xiàn)象的原因之一。又如水在1個(gè)大氣壓0℃時(shí)最多可溶解約0.3%VN空氣，若在流程中水溫升高空氣就會(huì)分離成游離氣泡（到30℃時(shí)，最多只能溶解約0.15%）。積聚起來(lái)也有可能出現(xiàn)故障現(xiàn)象。

3、外界電磁干擾

    檢查流程圖第3項(xiàng)。電磁流量計(jì)由于流量信號(hào)小易受外界干擾影響，干擾源主要有管道雜散電流、靜電、電磁波和磁場(chǎng)。

• 管道雜散電流主要靠電磁流量計(jì)良好接地保護(hù)，通常接地電阻要小于100Q，不要和其他電機(jī)和電器共用接地。有時(shí)候環(huán)境條件較好，電磁流量計(jì)不接地也能正常工作，但是我們認(rèn)為即使如此還是作好接地為妥。因?yàn)橐坏┝己铆h(huán)境條件不復(fù)存在，儀表出現(xiàn)故障，屆時(shí)會(huì)影響使用，再作各種檢查帶來(lái)諸多麻煩。
• 有時(shí)候電磁流量計(jì)雖然良好接地，由于管道雜散電流過(guò)于強(qiáng)大（如電解工藝流程管線和有陰極保護(hù)管網(wǎng)）影響電磁流量計(jì)正常測(cè)量，此時(shí)卻須將電磁流量傳感器與所管道之間作電氣絕緣隔離。
• 對(duì)于分體式電磁流量計(jì)來(lái)說(shuō)，靜電和電磁波干擾會(huì)通過(guò)電磁流量計(jì)傳感器和轉(zhuǎn)換器間的信號(hào)線引入，通常若良好屏蔽（如信號(hào)線用屏蔽電纜，電纜置于保護(hù)鐵管內(nèi)）是可以防治的。然而也曾遇到強(qiáng)電磁波防治無(wú)效的實(shí)例，此時(shí)將轉(zhuǎn)換器移近到傳感器附近，縮短連接的信號(hào)電纜，或改用無(wú)外接電纜的一體型儀表。
• 磁場(chǎng)干擾通常只有采取電磁流量傳感器遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)源。電磁流量計(jì)抗磁場(chǎng)的能力視傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而異，如傳感器激磁線圈保護(hù)外殼由非磁性材料（如鋁，塑料）制成，抗磁場(chǎng)影響的能力較弱，鋼鐵制成則較強(qiáng)。

4、論證核查液體物性

    檢查流程圖第4項(xiàng)。液體物性中有3種因素會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)輸出不穩(wěn)定。分別是：（1）液體中含有固相顆粒或氣泡；（2）雙組分液體中二種液體電導(dǎo)率不同而末均勻混合，或管道化學(xué)反應(yīng)尚未完全完成；（3）液體的電導(dǎo)率接近下限值。

• 被測(cè)液體含有較多固體顆粒會(huì)像前文所述氣泡一樣，使流量信號(hào)出現(xiàn)尖峰脈沖狀噪聲等，造成輸出不穩(wěn)定，固相若是粉狀通常則不會(huì)。
• 在精細(xì)化工業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)藥業(yè)和給水處理工程經(jīng)常在主液內(nèi)加藥液，而藥液通常是由往復(fù)泵或膜片泵按主液流量成比例地注入。注入藥液后的上液呈現(xiàn)有藥液段和無(wú)藥液段相間隔的段列，若兩種電導(dǎo)率不問(wèn)的液體沒(méi)有混和均勻，其下游測(cè)量流量的電磁流量計(jì)輸出就會(huì)呈現(xiàn)晃動(dòng)。出現(xiàn)這種情況應(yīng)將加液點(diǎn)移至下游，或?qū)㈦姶帕髁坑?jì)移全加液點(diǎn)上游；如果受現(xiàn)場(chǎng)條件限制或嫌改裝工程量大，亦可在加液點(diǎn)下游裝混合器補(bǔ)救之。但裝靜態(tài)混合器后液流將產(chǎn)小旋轉(zhuǎn)流，有可能造成1%或以上的額外附加誤差。然而與輸出晃動(dòng)無(wú)法測(cè)量相比，是權(quán)衡兩弊取其輕的措施。
• 若混合液在管道內(nèi)化學(xué)反應(yīng)未結(jié)束就進(jìn)入電磁流量汁測(cè)量，也有可能出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象。這種情況下只能改變測(cè)量點(diǎn)位置，務(wù)使測(cè)量位置在混合點(diǎn)上游或遠(yuǎn)離混合段的下游。然而遠(yuǎn)離混合段的相隔距離需要很長(zhǎng)，例如反應(yīng)時(shí)間60s，液體流速3m/s，不考慮保險(xiǎn)系數(shù)就要求相距180m。
• 液體電導(dǎo)率若接近下限值也有可能出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。因?yàn)橹圃鞆S儀表規(guī)范（specification）規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測(cè)量的最低值，而實(shí)際條件不可能都很理想。我們就多次遇到測(cè)量低度蒸溜水或去離子水，具電導(dǎo)率接近電磁流量計(jì)規(guī)范規(guī)定的下限值5×10-6S/cm，使用時(shí)卻出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定的現(xiàn)象。通常認(rèn)為能穩(wěn)定測(cè)量的電導(dǎo)率下限值要向1－2個(gè)數(shù)量級(jí)。
• 液體電導(dǎo)率可查閱附錄或有關(guān)手冊(cè)，缺少現(xiàn)成數(shù)據(jù)則可取樣用電導(dǎo)率儀測(cè)定。但有時(shí)候也有從管線上取樣去實(shí)驗(yàn)室測(cè)定認(rèn)為可用，而實(shí)際電磁流量計(jì)不能工作的情況。這是由于測(cè)電導(dǎo)率時(shí)的液體與管線內(nèi)液體已有差別，譬如液體巳吸收了大氣中二氧化碳或一氧化氮，生成碳酸或硝酸，改變了電導(dǎo)率。
• 對(duì)于含有顆粒或纖維液體產(chǎn)生的噪聲漿液，采取提高激磁頻率能有效地改善輸出晃動(dòng)。

    下表所示是金湖鼎誠(chéng)儀表有限公司頻率可調(diào)IFM型DN300電磁流量計(jì)，測(cè)量濃度3.5%瓦楞低板漿液，在現(xiàn)場(chǎng)以不同激磁頻率測(cè)量所顯示瞬時(shí)流量晃動(dòng)量。當(dāng)頻率較低為50/32Hz，晃動(dòng)高達(dá)10.7%；頻率提高到50/2Hz時(shí)，晃動(dòng)降低至1.9%，效果十分明顯。

激磁頻率/Hz	顯示流量(峰晃動(dòng)范圍)/m3 •h-1	與平均值的百分比
50/32	180－223	10.7
50/18	200－224	5.6
50/6	190－220	7.3
50/2	255－265	1.9

5、調(diào)查液體與電極材料匹配

    檢查流程圖第5項(xiàng)。電極材料的選擇首先考慮足對(duì)被測(cè)液體的耐腐蝕性，然而選配不妥產(chǎn)生電極表面效應(yīng)會(huì)形成輸出不穩(wěn)定等故障。電極表面效應(yīng)包括電極表面生成鈍化膜或氧化膜等絕緣層以及極化現(xiàn)象和電化學(xué)等。電極的選用不是說(shuō)防腐性能越好就越適合，介質(zhì)與電極材料匹配還沒(méi)有像耐腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。

• 鉭——水、堿等非酸液。鉭電極測(cè)量水流量時(shí)會(huì)形成絕緣層，使儀表失靈或運(yùn)行一短時(shí)期后出現(xiàn)很大噪聲。在工藝流程中即使是極短時(shí)間鉭電極與水或"非酸"液接觸，如用清水沖洗管子，亦會(huì)影響儀表正常使用。氫氧化鈉等堿液亦不能選鉭電極。
• 哈氏合金B(yǎng)——高濃度鹽酸。哈氏合金B(yǎng)對(duì)溫度濃度不高的鹽酸已有若干應(yīng)用良好的實(shí)例。然而濃度超過(guò)某值時(shí)也會(huì)產(chǎn)生噪聲，應(yīng)改用鉭電極，硝酸、硫酸等酸液也有相似效應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
• 鉑——過(guò)氧化氫。鉑電極用于測(cè)量低壓過(guò)氧化氫（壓力低于0.3MPa）時(shí)，由于觸媒作用會(huì)在電極表面產(chǎn)生氣霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
• 鉑——濃度大于10%的鹽酸。鉑電極對(duì)濃度大于10%的鹽酸會(huì)產(chǎn)生噪聲，當(dāng)改用鉭電極。
• 哈氏合金B(yǎng)——硫酸鋁溶液。水廠用硫酸鋁與原水混合以凝聚懸浮體。我們?cè)龅焦虾辖養(yǎng)電極測(cè)量15%硫酸鋁溶液，出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定，后改用耐酸鋼電極即獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。