耐高溫水流量計運行中產(chǎn)生故障與外界因素引起的故障分析
點擊次數(shù)：2715 發(fā)布時間：2021-09-08 01:19:20
*一節(jié) 故障類型
耐高溫水流量計運行中產(chǎn)生故障的*一類為儀表本身故障，即儀表結構件或元器件損壞引起的故障；*二類為外界原因引起的故障，如安裝不妥流動畸變，沉積和結垢等。本章重點討論的是應用方面和上述*二類外界原因的故障。
按照故障發(fā)生時期分類，可分為：①調(diào)試期故障；②運行期故障。調(diào)試期故障出現(xiàn)在新裝用后調(diào)試初期，主要原因是儀表選用或設定不當，安裝不妥等。運行期故障足在運行一段時期后出現(xiàn)，主要原因有流體中雜質(zhì)附著電極襯里，環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。
按故障外界源頭分析來自3個方面：①管道系統(tǒng)和安裝等方面引起的；②環(huán)境方面引起的；③流體方面引起的。來源①主要在調(diào)試期表現(xiàn)出來；來源②和③則在調(diào)試期和運行期均會出現(xiàn)。
一、調(diào)試期故障
本類故障在耐高溫水流量計初始裝用調(diào)試時就出現(xiàn)，但一經(jīng)改進排除故障，以后在相同條件下一般就不會再度出現(xiàn)。常見調(diào)試期故障主要有安裝不妥、環(huán)境干擾、流體特性影響三方面原因。
1、管道系統(tǒng)和安裝等方面
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的例如將流量傳感器安裝在易積聚潴留氣體的管網(wǎng)高點；流量傳感器后無背壓，液體逕直排人大氣，形成其測量管內(nèi)非滿管；裝在自上向下流的垂直管道上，可能出現(xiàn)排空等。
2、環(huán)境方面
主要是管道雜散電流干擾，空間電磁波干擾，大電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨接地保護可獲得滿意測量，但如遇管道有強雜散電流（如電解車間管道）亦不一定能克服，須采取流量傳感器與管道緣絕的措施（參見下文案例12）?？臻g電磁波干擾-般經(jīng)信號電纜弓I入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護，但也曾遇到屏蔽保護還不能克服（見案例10）。
3、流體方面
液體含有均勻分布細小氣泡通常不影響正常測量，唯所測得體積流量是液體和氣體兩者之和；氣泡增大會使輸出信號波動，若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面，使電極信號回路瞬時斷開，輸出信號將產(chǎn)生更大波動。
低頻（50／16 Hz-50／6 Hz）矩形波激磁耐高溫水流量計測量液體中含有固體超過一定含量時將產(chǎn)生漿液噪聲，輸出信號亦會有一定程度波動。
兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時，若兩種液體電導率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻前即進入流量傳感器進行流量測量，輸出信號亦會產(chǎn)生波動。
電極材質(zhì)與被測介質(zhì)選配不善，產(chǎn)生鈍化或氧化等化學作用，電極表面形成絕緣膜，以及電化學和極化現(xiàn)象等，均會妨礙正常測量。
二、運行期故障
經(jīng)初期調(diào)試并正常運行一段時期后在運行期間出現(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
由于耐高溫水流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他流量儀表多，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著層電導率與液體電導率相近，儀表還能正常輸出信號，只是改變流通面積，形成測量誤差的隱性故障；若是高電導率附著層，電極間電動勢將被短路；若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作（參見案例7）。
2、雷電擊
雷電擊在線路中感應瞬時高電壓和浪涌電流，進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損儀表有3條引入途徑：電源線，傳感器勺轉換器間的流量信號線和激磁線。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，不僅耐高溫水流量計出現(xiàn)故障，控制室中其他儀表電常常同時出現(xiàn)雷擊事故。因此使用單位要認識設置控制室儀表電源線防雷設施的重要性。現(xiàn)任已有若于設計單位隊識和探索解決這一問題，如齊魯石化設計院。
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，只是干擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運行期間再介入的。例如一臺接地保護并不理想的耐高溫水流量計，調(diào)試期因無廠擾源，儀表運行正常，然而在運行期出現(xiàn)新干擾源（例如測量點附近管道或較遠處實施管道電焊）干擾儀表正常運行，出現(xiàn)輸出信號大幅度波動。
*二節(jié) 故障現(xiàn)象和檢查流程
●耐高溫水流量計常見故障現(xiàn)象有：（1）無流量信號；（2）輸出晃動；（3）零點不穩(wěn)； （4）流量測量值與實際值不符；（5）輸山信號超滿度值5類，下文將分節(jié)討論。
●通常檢查整個測量系統(tǒng)和判斷故障的程序如圖1所示，檢查環(huán)節(jié)包括耐高溫水流量計本身的傳感器和轉換器以及連接兩者的電纜，耐高溫水流量計上位的工藝管道，下（后）位顯示儀表連接電纜。
圖1 故障檢查流程
（2）替代法 利用轉換器和傳感器間以及轉換器內(nèi)務線路板部件間的互換性，以替代法判別故障所在位置。
（3）信號蹤跡法 用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試電磁流量轉換器。
●檢查*先從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號傳送的方向進行。用模擬信號器測試轉換器，以判斷故障發(fā)生在轉換器及其后位儀表還足在轉換器的上位傳感器發(fā)生的。若足轉換器故障，如有條件可方便地借用轉換器或轉換器內(nèi)線路板作替代法調(diào)試；若是傳感器故障需要試調(diào)換時，因必須停止運行，關閉管道系統(tǒng)，因涉及面廣，常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器，試換工程量大，通常只有在作完其他各項檢查，*后才下決心，卸下管道檢查傳感器測量管內(nèi)部狀況或調(diào)換。
耐高溫水流量計運行中產(chǎn)生故障的*一類為儀表本身故障，即儀表結構件或元器件損壞引起的故障；*二類為外界原因引起的故障，如安裝不妥流動畸變，沉積和結垢等。本章重點討論的是應用方面和上述*二類外界原因的故障。
按照故障發(fā)生時期分類，可分為：①調(diào)試期故障；②運行期故障。調(diào)試期故障出現(xiàn)在新裝用后調(diào)試初期，主要原因是儀表選用或設定不當，安裝不妥等。運行期故障足在運行一段時期后出現(xiàn)，主要原因有流體中雜質(zhì)附著電極襯里，環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。
按故障外界源頭分析來自3個方面：①管道系統(tǒng)和安裝等方面引起的；②環(huán)境方面引起的；③流體方面引起的。來源①主要在調(diào)試期表現(xiàn)出來；來源②和③則在調(diào)試期和運行期均會出現(xiàn)。
一、調(diào)試期故障
本類故障在耐高溫水流量計初始裝用調(diào)試時就出現(xiàn)，但一經(jīng)改進排除故障，以后在相同條件下一般就不會再度出現(xiàn)。常見調(diào)試期故障主要有安裝不妥、環(huán)境干擾、流體特性影響三方面原因。
1、管道系統(tǒng)和安裝等方面
通常是電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，常見的例如將流量傳感器安裝在易積聚潴留氣體的管網(wǎng)高點；流量傳感器后無背壓，液體逕直排人大氣，形成其測量管內(nèi)非滿管；裝在自上向下流的垂直管道上，可能出現(xiàn)排空等。
2、環(huán)境方面
主要是管道雜散電流干擾，空間電磁波干擾，大電機磁場干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨接地保護可獲得滿意測量，但如遇管道有強雜散電流（如電解車間管道）亦不一定能克服，須采取流量傳感器與管道緣絕的措施（參見下文案例12）?？臻g電磁波干擾-般經(jīng)信號電纜弓I入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護，但也曾遇到屏蔽保護還不能克服（見案例10）。
3、流體方面
液體含有均勻分布細小氣泡通常不影響正常測量，唯所測得體積流量是液體和氣體兩者之和；氣泡增大會使輸出信號波動，若氣泡大到流過電極遮蓋整個電極表面，使電極信號回路瞬時斷開，輸出信號將產(chǎn)生更大波動。
低頻（50／16 Hz-50／6 Hz）矩形波激磁耐高溫水流量計測量液體中含有固體超過一定含量時將產(chǎn)生漿液噪聲，輸出信號亦會有一定程度波動。
兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時，若兩種液體電導率（或各自與電極間電位）有差異，在混合未均勻前即進入流量傳感器進行流量測量，輸出信號亦會產(chǎn)生波動。
電極材質(zhì)與被測介質(zhì)選配不善，產(chǎn)生鈍化或氧化等化學作用，電極表面形成絕緣膜，以及電化學和極化現(xiàn)象等，均會妨礙正常測量。
二、運行期故障
經(jīng)初期調(diào)試并正常運行一段時期后在運行期間出現(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
由于耐高溫水流量計測量含有懸浮固相或污臟體的機會遠比其他流量儀表多，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對較高。若附著層電導率與液體電導率相近，儀表還能正常輸出信號，只是改變流通面積，形成測量誤差的隱性故障；若是高電導率附著層，電極間電動勢將被短路；若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開測量電路。后兩種現(xiàn)象均會使儀表無法工作（參見案例7）。
2、雷電擊
雷電擊在線路中感應瞬時高電壓和浪涌電流，進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損儀表有3條引入途徑：電源線，傳感器勺轉換器間的流量信號線和激磁線。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，不僅耐高溫水流量計出現(xiàn)故障，控制室中其他儀表電常常同時出現(xiàn)雷擊事故。因此使用單位要認識設置控制室儀表電源線防雷設施的重要性。現(xiàn)任已有若于設計單位隊識和探索解決這一問題，如齊魯石化設計院。
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，只是干擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運行期間再介入的。例如一臺接地保護并不理想的耐高溫水流量計，調(diào)試期因無廠擾源，儀表運行正常，然而在運行期出現(xiàn)新干擾源（例如測量點附近管道或較遠處實施管道電焊）干擾儀表正常運行，出現(xiàn)輸出信號大幅度波動。
*二節(jié) 故障現(xiàn)象和檢查流程
●耐高溫水流量計常見故障現(xiàn)象有：（1）無流量信號；（2）輸出晃動；（3）零點不穩(wěn)； （4）流量測量值與實際值不符；（5）輸山信號超滿度值5類，下文將分節(jié)討論。
●通常檢查整個測量系統(tǒng)和判斷故障的程序如圖1所示，檢查環(huán)節(jié)包括耐高溫水流量計本身的傳感器和轉換器以及連接兩者的電纜，耐高溫水流量計上位的工藝管道，下（后）位顯示儀表連接電纜。
圖1 故障檢查流程
（2）替代法 利用轉換器和傳感器間以及轉換器內(nèi)務線路板部件間的互換性，以替代法判別故障所在位置。
（3）信號蹤跡法 用模擬信號器替代傳感器，在液體未流動條件下提供流量信號，以測試電磁流量轉換器。
●檢查*先從顯示儀表工作是否正常開始，逆流量信號傳送的方向進行。用模擬信號器測試轉換器，以判斷故障發(fā)生在轉換器及其后位儀表還足在轉換器的上位傳感器發(fā)生的。若足轉換器故障，如有條件可方便地借用轉換器或轉換器內(nèi)線路板作替代法調(diào)試；若是傳感器故障需要試調(diào)換時，因必須停止運行，關閉管道系統(tǒng)，因涉及面廣，常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器，試換工程量大，通常只有在作完其他各項檢查，*后才下決心，卸下管道檢查傳感器測量管內(nèi)部狀況或調(diào)換。