某船業(yè)使用過程中,其新型雙向電磁流量計出現(xiàn)流量讀數(shù)不穩(wěn)定、正反方向讀數(shù)不一致的現(xiàn)象,超出了該流量計士10%的精度范圍,對該船正常航行造成了較大影響。為此,經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研,分析故障原因,臺架試驗,制定出具體的維修方案。
1.流量計工作原理
該流量計屬于典型的速度型流量計,系統(tǒng)工作原理及變送器結(jié)構(gòu)見圖1、2。
該流量計變送器主要由導(dǎo)流器,殼體,高導(dǎo)磁性小球,***磁鐵,感應(yīng)線圈,磁電轉(zhuǎn)換模塊及其它元器件組成。當(dāng)被測流體流經(jīng)流量變送器時,推動小球在滑軌內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動高導(dǎo)磁性的小球隨之周期性地通過磁電轉(zhuǎn)換器內(nèi)的***磁鐵,使磁路的磁阻發(fā)生相應(yīng)的變化,導(dǎo)致通過電磁線圈的磁通量改變,在線圈中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢,從而獲得交流電脈沖信號輸出。該脈沖信號的變化頻率就是小球在磁場中切割磁力線的頻率,流量計中小球的轉(zhuǎn)速n為其切割磁力線的頻率根據(jù)小球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程可以推出,小球的轉(zhuǎn)速n與被測流體的平均流速v成正比,亦即與被測體積流量的大小成正比。因此,轉(zhuǎn)換器輸出的電脈沖頻率∫與被測流體體積流量之間的關(guān)系可以表示為
qv=f/k
式中:K—流量計的儀表常數(shù)
K與流量變送器的結(jié)構(gòu)以及被測量流體的性質(zhì)等因素有關(guān),一般通過實(shí)驗標(biāo)定的方法確定，因此,測量出流量變送器輸出的電脈沖頻率,經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算可以求得被測流體的流量。
2.故障原因分析
將現(xiàn)場采集的故障流量計輸出波形與該流量計正常工作時的輸出波形對比,明顯看出其故障主要表現(xiàn)在兩個方面。
2.1流量計波形
流量計工作時輸出的波形不穩(wěn)定,見圖3。由圖3可見,在電脈沖幅度上出現(xiàn)了較大幅度的跳躍現(xiàn)象,并伴隨有雜波的出現(xiàn)。經(jīng)初步推斷,造成該現(xiàn)象的可能有以下原因。
1)電磁轉(zhuǎn)換器模塊中的電路板出現(xiàn)虛焊或者其它部位接觸不良,或者功率放大電路受到了外界的電磁干擾(,使得采集的電脈沖出現(xiàn)跳動甚至雜波,影響正常的數(shù)據(jù)判讀。
2)流量變送器內(nèi)部發(fā)生擁堵,堵塞的雜物對小球在環(huán)形軌道內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動造成了擾動,使小球難以按照正常軌跡切割磁感線。從而引起電脈沖的上下跳躍以及雜波的出現(xiàn)
2.2流量計讀數(shù)
相同工況下,流體正反向流動時流量計讀數(shù)不一樣,大大超出了允許的誤差范圍。這在波形圖中主要表現(xiàn)為流體從不同方向進(jìn)入流量計時,電脈沖頻率出現(xiàn)差異。
圖4為流體從不同方向流入時流量變送器時輸出波形
初步分析該故障的原因可能有以下幾點(diǎn)
1)流量計流量變送器內(nèi)部有異物堵塞,由于異物的擾動當(dāng)流體從不同方向進(jìn)入流量變送器時,高導(dǎo)磁性小球切割磁感線的頻率不一樣,使流量計的讀數(shù)有差異。
2)連接流量變送器的管道中發(fā)生了擁堵造成不同方向進(jìn)入流量變送器內(nèi)的流體流速不一樣,從而使所測流體從不同方向進(jìn)入流量計時流量讀數(shù)不一樣。
3.標(biāo)準(zhǔn)測試平臺實(shí)驗及故障處理
標(biāo)準(zhǔn)測試平臺結(jié)構(gòu)組成見圖5。實(shí)驗證實(shí)該流量計發(fā)生故障的原因如下。
1)流量轉(zhuǎn)換器內(nèi)部有異物,在流量轉(zhuǎn)換器工作時對小球轉(zhuǎn)動造成了擾動,影響了高導(dǎo)磁性小球切割磁感線頻率的同時造成雜波發(fā)生,使流量計讀數(shù)發(fā)生大幅度跳動。
2)管道堵塞,使得在相同工況下,正反向流動時小球?qū)嶋H轉(zhuǎn)速不一致,造成讀數(shù)上差異;同時由于堵塞,使得管道等效截面積減小,單位時間內(nèi)通過流量變送器內(nèi)的流量減小,造成流量計讀數(shù)偏小。
3)小球壁較薄,在流體高壓及高速轉(zhuǎn)動摩擦作用下,出現(xiàn)了輕度破損。破損一方面影響小球的導(dǎo)磁性能,使得磁電轉(zhuǎn)換器收到的信號不明顯;另一方面導(dǎo)致小球內(nèi)部進(jìn)水,小球質(zhì)量增大,摩擦力矩增大,使小球在環(huán)形軌道內(nèi)的運(yùn)動頻率降低,流量讀數(shù)偏小。
4.修理工藝
1)去掉堵塞和異物拆開流量計變送器,清除堵塞的雜物,使高導(dǎo)磁性小球恢復(fù)正常工作同時清洗更換管道過濾器濾網(wǎng),使其能夠有效過濾所測量流體中的異物,避免管道堵塞造成不利影響。
2)更換破損的小球,注意改進(jìn)小球的制造工藝,提高小球的可靠性。
3)修正流道,對導(dǎo)流葉片進(jìn)行檢查,若出現(xiàn)變形過大或嚴(yán)重腐蝕則予以更換
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電磁流量計在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下的應(yīng)用
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