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双向電磁流量計现场故障诊断与维修
發布日期:2019-03-22 16:02
某船業使用過程中,其新型雙向電磁流量計出现流量读数不稳定、正反方向读数不一致的现象,超出了该流量計士10%的精度范围,对该船正常航行造成了较大影响。为此,经现场调研,分析故障原因,台架试验,制定出具体的维修方案。
 
1.流量計工作原理
该流量計属于典型的速度型流量計,系统工作原理及變送器结构见图1、2。
该流量計變送器主要由导流器,壳体,高导磁性小球,***磁铁,感应线圈,磁电转换模块及其它元器件组成。当被测流体流经流量變送器时,推动小球在滑轨内作旋转运动高导磁性的小球随之周期性地通过磁电转换器内的***磁铁,使磁路的磁阻发生相应的变化,导致通过电磁线圈的磁通量改变,在线圈中产生交变的感应电动势,从而获得交流电脉冲信号输出。该脉冲信号的变化频率就是小球在磁场中切割磁力线的频率,流量計中小球的转速n为其切割磁力线的频率根据小球的旋转运动方程可以推出,小球的转速n与被测流体的平均流速v成正比,亦即与被测体积流量的大小成正比。因此,转换器输出的电脉冲频率∫与被测流体体积流量之间的关系可以表示为
qv=f/k
式中:K—流量計的仪表常数
K與流量變送器的結構以及被測量流體的性質等因素有關,一般通過實驗標定的方法確定,因此,測量出流量變送器輸出的電脈沖頻率,經相應的運算可以求得被測流體的流量。
 
2.故障原因分析
将现场采集的故障流量計输出波形与该流量計正常工作时的输出波形对比,明显看出其故障主要表现在两个方面。
2.1流量計波形
流量計工作时输出的波形不稳定,见图3。由图3可见,在电脉冲幅度上出现了较大幅度的跳跃现象,并伴随有杂波的出现。经初步推断,造成该现象的可能有以下原因。
1)電磁轉換器模塊中的電路板出現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幹擾(,使得采集的電脈沖出現跳動甚至雜波,影響正常的數據判讀。
2)流量變送器內部發生擁堵,堵塞的雜物對小球在環形軌道內的旋轉運動造成了擾動,使小球難以按照正常軌迹切割磁感線。從而引起電脈沖的上下跳躍以及雜波的出現
2.2流量計读数
相同工况下,流体正反向流动时流量計读数不一样,大大超出了允许的误差范围。这在波形图中主要表现为流体从不同方向进入流量計时,电脉冲频率出现差异。
圖4爲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
1)流量計流量變送器内部有异物堵塞,由于异物的扰动当流体从不同方向进入流量變送器时,高导磁性小球切割磁感线的频率不一样,使流量計的读数有差异。
2)连接流量變送器的管道中发生了拥堵造成不同方向进入流量變送器内的流体流速不一样,从而使所测流体从不同方向进入流量計时流量读数不一样。
 
3.標准測試平台實驗及故障處理
标准测试平台结构组成见图5。实验证实该流量計发生故障的原因如下。
1)流量转换器内部有异物,在流量转换器工作时对小球转动造成了扰动,影响了高导磁性小球切割磁感线频率的同时造成杂波发生,使流量計读数发生大幅度跳动。
2)管道堵塞,使得在相同工况下,正反向流动时小球实际转速不一致,造成读数上差异;同时由于堵塞,使得管道等效截面积减小,单位时间内通过流量變送器内的流量减小,造成流量計读数偏小。
3)小球壁較薄,在流體高壓及高速轉動摩擦作用下,出現了輕度破損。破損一方面影響小球的導磁性能,使得磁電轉換器收到的信號不明顯;另一方面導致小球內部進水,小球質量增大,摩擦力矩增大,使小球在環形軌道內的運動頻率降低,流量讀數偏小。
 
4.修理工藝
1)去掉堵塞和异物拆开流量計變送器,清除堵塞的杂物,使高导磁性小球恢复正常工作同时清洗更换管道过滤器滤网,使其能够有效过滤所测量流体中的异物,避免管道堵塞造成不利影响。
2)更換破損的小球,注意改進小球的制造工藝,提高小球的可靠性。
3)修正流道,對導流葉片進行檢查,若出現變形過大或嚴重腐蝕則予以更換
4)檢查信號變送器,若有損壞則予以更換。

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