電磁流量計(jì)誤差較大怎么辦
電磁流量計(jì)誤差較大怎么辦？電磁流量計(jì)以無(wú)壓損、高精度、價(jià)格適中等優(yōu)勢(shì)，廣受石化、化工等行業(yè)企業(yè)的青睞，在流量計(jì)量中擔(dān)任著重要的角色。然而在實(shí)際應(yīng)用中，受操作不當(dāng)、設(shè)備選擇不合理、安裝不科學(xué)的情況，測(cè)量誤差就很難避免，給使用者造成麻煩。因此，廣大儀表人應(yīng)當(dāng)重視各種造成電磁流量計(jì)誤差的因素。
一、電磁流量計(jì)測(cè)誤差大？問(wèn)題很可能在這里
總的來(lái)說(shuō)，造成電磁流量計(jì)誤差的主要影響可以分為三類：選型不當(dāng)，待測(cè)液影響和干擾。
1、選型不當(dāng)
①待測(cè)液體流速
電磁流量計(jì)可測(cè)的流速范圍一般為0.5～10m/s，經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.5～3m/s。實(shí)際使用時(shí)要根據(jù)待測(cè)流量大小及電磁流量計(jì)可測(cè)流速范圍來(lái)確定測(cè)量管內(nèi)徑。
②電極及襯里材料選擇
電極及襯里材料直接與待測(cè)液體接觸，應(yīng)根據(jù)待測(cè)液體的特性(如腐蝕性、磨蝕性等)及工作溫度選擇電極及襯里材料，如選擇不當(dāng)，則會(huì)造成附著速度快、腐蝕、結(jié)垢、磨損、襯里變形等問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生測(cè)量誤差。
③勵(lì)磁穩(wěn)定性
電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式有直流勵(lì)磁、交流正弦波勵(lì)磁和雙頻矩形波勵(lì)磁等，直流勵(lì)磁容易產(chǎn)生電極極化和直流干擾問(wèn)題，交流正弦勵(lì)磁容易引起零點(diǎn)變動(dòng)，而雙頻矩形波勵(lì)磁既有低頻矩形波勵(lì)磁優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性，又有高頻矩形波勵(lì)磁對(duì)流體噪聲較強(qiáng)的抑制能力，是一種較理想的勵(lì)磁方式。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)盡量保證電源電壓和頻率的穩(wěn)定，以確保磁場(chǎng)強(qiáng)度恒定，減小由于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化引起的測(cè)量誤差。
④混合相流體測(cè)量
用電磁流量計(jì)測(cè)量液固混合相流體(如含泥沙的水)的流量時(shí)，如果選用由單相液體校準(zhǔn)的電磁流量計(jì)，則會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，此時(shí)應(yīng)選擇不會(huì)引起液固相分離的直管段處安裝傳感器。
2、待測(cè)液體影響
①待測(cè)液體電導(dǎo)率劇烈變化
待測(cè)液體電導(dǎo)率較大時(shí)，會(huì)引發(fā)顯示數(shù)值的較大波動(dòng)，若問(wèn)題十分嚴(yán)重，則控制系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)作；而待測(cè)液體電導(dǎo)率過(guò)低時(shí)，電極很難實(shí)現(xiàn)正常輸出，如果操作中待測(cè)液體電導(dǎo)率處于下限值以下范圍，那么電磁流量計(jì)就很難正常發(fā)揮作用。針對(duì)這些情況，首先，要立足實(shí)際需求，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，進(jìn)行電磁流量計(jì)類型的選擇；其次，安裝反應(yīng)器或直管段，以保障物料的充分混合，推動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的順利實(shí)現(xiàn)；再次，重新進(jìn)行流量計(jì)類型的甄選。
②待測(cè)液體氣泡或非滿管
對(duì)于氣泡，主要來(lái)源于液體中溶解的氣體發(fā)展為游離狀態(tài)的氣泡和外界吸入的氣泡。包含大量氣泡體積的流量，會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。若氣泡直徑過(guò)大，甚至超過(guò)電極直徑的數(shù)值，則測(cè)量顯示過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，波動(dòng)無(wú)法避免。針對(duì)這種情況，首先，可將集氣器安裝在電磁流量計(jì)上，同時(shí)按照周期進(jìn)行排氣操作；其次，合理更換安裝位置；再次，將垂直管道安裝在電磁流量計(jì)上，保障自下而上的方向；第四，安裝傳感器時(shí)，避免與排放口距離過(guò)近；第五，將傳感器安裝在控制閥位置，處于其上游位置，或泵的下游。
③待測(cè)液體電導(dǎo)率太低
被測(cè)液體電導(dǎo)率降低，會(huì)增加電極的輸出阻抗，并由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起負(fù)載效應(yīng)而產(chǎn)生測(cè)量誤差，如果實(shí)際電導(dǎo)率低于下限值，則儀器不能正常工作，示值會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。對(duì)策：選用其它滿足要求的低電導(dǎo)率電磁流量計(jì)，如電容式電磁流量計(jì)；選用其它原理流量計(jì)，如孔板等。
④測(cè)量液體呈現(xiàn)不對(duì)稱狀態(tài)
測(cè)量中，待測(cè)液體存在非對(duì)稱情況，主要存在兩種流動(dòng)組合：一種為單一的漩渦流；另一種是沿管線軸線的直線流，液體的體積流量為管道截面的積分。針對(duì)上游直管段不足的情況，可采用流量調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)整；其次，保證上下游合理范圍內(nèi)管道內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑具有相同的數(shù)值；再次，為上游留夠充足的直管段。
⑤測(cè)量管內(nèi)存在著層
電磁流量計(jì)常用于測(cè)量非清潔流體。非清潔流體內(nèi)部含有一些沉淀物等物質(zhì)，使得電磁流量計(jì)電極表面或管道內(nèi)受到污染，造成測(cè)量結(jié)果誤差現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，首先，定期清洗電磁流量計(jì)；其次，合理提升流速，將其控制在4m/s狀態(tài)；再次，應(yīng)用聚四氯乙烯等材料的襯里。
3、干擾
①空間電磁干擾
轉(zhuǎn)換器與傳感器問(wèn)的電纜線較長(zhǎng)，在較強(qiáng)電磁環(huán)境下，很易受到干擾，從而引發(fā)儀器測(cè)量值出現(xiàn)非線性情況，很難正常顯示。針對(duì)這種情況，首先，引入屏蔽措施，可在接地鋼管內(nèi)進(jìn)行電纜的單獨(dú)引入，并使用達(dá)標(biāo)的屏蔽電纜；其次，合理縮短電纜長(zhǎng)度；再次，與強(qiáng)磁場(chǎng)保持較遠(yuǎn)距離。
②連接電纜問(wèn)題
電磁流量應(yīng)用的實(shí)質(zhì)是借助特定的電纜，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器與傳感器的連接，形成完整的系統(tǒng)，因此導(dǎo)體的橫截面積、電容、電纜場(chǎng)地等都會(huì)產(chǎn)生不良影響。針對(duì)該情況，首先，要保證電纜型號(hào)滿足要求，實(shí)現(xiàn)末端的有效連接，防止出現(xiàn)中間接頭現(xiàn)象；其次，控制長(zhǎng)度范圍，通常越短越好
③接地問(wèn)題
因傳感器的輸出信號(hào)很小，通常只要幾毫伏，為了提高抗干擾能力，傳感器的零電位必須單獨(dú)可靠接地，且傳感器輸出信號(hào)接地點(diǎn)應(yīng)與被測(cè)流體電氣連接。傳感器的接地電阻應(yīng)小于10Ω，在連接傳感器的管道內(nèi)涂有絕緣層或采用非金屬管道時(shí)，傳感器兩側(cè)應(yīng)安裝接地環(huán)，并可靠接地，以使流體接地，流體電位與地電位相同。
④電極和勵(lì)磁線圈對(duì)稱點(diǎn)安裝點(diǎn)振動(dòng)
電磁流量計(jì)的勵(lì)磁線圈和電極需保證對(duì)稱，一旦不對(duì)稱，生產(chǎn)過(guò)程中偏差就會(huì)引發(fā)，測(cè)量結(jié)果很難保證準(zhǔn)確。另外，安裝地點(diǎn)需達(dá)到較高的防振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，否則無(wú)法保證測(cè)量數(shù)值的精準(zhǔn)性，甚至誘發(fā)儀表的不正常工作。
二、影響電磁流量計(jì)誤差的幾個(gè)問(wèn)題
電磁流量計(jì)經(jīng)過(guò)多年的研究，在我國(guó)有了突破性的發(fā)展。然而用戶在使用電磁流量計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)誤差的現(xiàn)象，那么這是什么原因呢?小編在此具體分析影響電磁流量計(jì)誤差的幾個(gè)問(wèn)題。
1、流體電導(dǎo)率的問(wèn)題
流體電導(dǎo)率的降低，將增加電極的輸出阻抗，并且由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起的負(fù)載效而產(chǎn)生誤差，因此，按如下所述原則，規(guī)定了電磁流量計(jì)應(yīng)用中流體的電導(dǎo)率的下限。電極的輸出阻抗決定了轉(zhuǎn)換器所需的輸入阻抗的大小，而電極輸出阻抗，可認(rèn)為流體的電導(dǎo)率和電極大小所支配。在理論分析時(shí)將電極作為點(diǎn)電極，大小可以忽略。實(shí)際上，電極有一定大小，當(dāng)直徑為d的圓板電極與電導(dǎo)率為k的半無(wú)限展寬大的流體接觸時(shí)，其展寬電阻為1/2kd。因此，如果管道直徑d>>d，則電極的輸出阻抗為兩個(gè)展寬電阻之和，即等于1/kd 。一般測(cè)量流體的電導(dǎo)率的下限為5μs/cm~10μs/cm，所以，若電極直徑為1cm,則電極的輸出阻抗就為1/kd=100kω~200kω，為使輸出阻抗的影響限制在0.1%以下，轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗應(yīng)為200 mω左右。
2、電極襯里附著物的影響
在測(cè)量有附著沉淀物的流體時(shí)，電極表面將受污染，常常引起零點(diǎn)變動(dòng)，故必須注意，零點(diǎn)變化和電極污染程度兩者的關(guān)系，要進(jìn)行定量分析比較困難，但可以說(shuō)，電極直徑越小，所受的影響越小。在使用中，應(yīng)注意電極的清污，以防止附著。在襯里上附著沉淀物時(shí)產(chǎn)生的誤差δε，如果附著的厚度是一樣，則可由式：δε=1-2/[1+(kω/kf)+(1-kω/kf) ×(1-2t/d)2]計(jì)算，其中kω、kf分別為附著物和測(cè)量流體的電導(dǎo)率，附著物厚度為t，直徑為d。若式中kω和kf相等，則無(wú)誤差，附著物的電導(dǎo)率較低時(shí)，上式也成立，但因?yàn)闀?huì)增加電極的輸出阻抗，因此受到限制，如絕緣性沉淀物浸在流體中就是這種情況。相反，如附著金屬粉末等，因高電導(dǎo)率的附著層，使感應(yīng)電勢(shì)短路，使電極輸出偏低，造成負(fù)偏差。在測(cè)量具有沉淀附著物的流體時(shí)，除了選擇如玻璃或聚四氯乙烯等難以附著沉淀的襯里外，還應(yīng)增其流速。如果在流體中均勻地含有氣泡，則測(cè)量的是氣泡的體積流量，并且使所測(cè)量值不穩(wěn)定，而引起誤差。綜上所述，在選用流量計(jì)特別是大口徑電磁流量計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮今后對(duì)傳感器的電極及襯里的維護(hù)問(wèn)題。如選用上海光華<。.>愛(ài)而美特儀器有限公司的刮刀電極或可更換式電極，或者在傳感器的上游或下游的適當(dāng)位置預(yù)置一個(gè)清洗用入孔，以便日后清洗傳感器。
3、信號(hào)傳輸電纜長(zhǎng)度的問(wèn)題
傳感器(即電極)與傳感器之間的連接電纜愈短愈好。但有些現(xiàn)場(chǎng)受安裝環(huán)境位置的限制，轉(zhuǎn)換器與傳感器的距離較遠(yuǎn)，這時(shí)要考慮連接電纜的最大長(zhǎng)度問(wèn)題。傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜的最大長(zhǎng)度又由電纜的分布電容和被測(cè)流體的電導(dǎo)率決定。
實(shí)際使用中，當(dāng)被測(cè)流體的電導(dǎo)率是在一定的范圍之間，因此就決定了電極與轉(zhuǎn)換器之間電纜的最大長(zhǎng)度。當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過(guò)最大長(zhǎng)度時(shí)，由電纜分布電容引起的負(fù)載效應(yīng)就成了問(wèn)題。為防止這種情況發(fā)生，使用雙芯兩層屏蔽電纜，由轉(zhuǎn)換器提供低阻抗電壓源使內(nèi)側(cè)屏蔽與芯線得到相同的電壓，以形成屏蔽，即使芯線與屏蔽之間有分布電容存在，但芯線與屏蔽是同電位，則兩者之間就無(wú)電流通過(guò)，也無(wú)電纜的負(fù)載效應(yīng)存在，因此可延長(zhǎng)信號(hào)電纜最大長(zhǎng)度。另外，還可用特殊信號(hào)傳輸電纜延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的最大長(zhǎng)度。
4、勵(lì)磁的技術(shù)問(wèn)題
勵(lì)磁技術(shù)是勵(lì)磁流量計(jì)測(cè)量性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，勵(lì)磁方式實(shí)際應(yīng)用上可分成交流正弦波勵(lì)磁，非正弦波交流勵(lì)磁和直流勵(lì)磁方式。
交流正弦波勵(lì)磁，當(dāng)交流電源電壓(有時(shí)是頻率)不穩(wěn)時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度將有所改變，所以電極間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變動(dòng)，因而，必須從傳感器取出對(duì)應(yīng)于計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度的信號(hào)，作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這種勵(lì)磁方式易引起零點(diǎn)變動(dòng)，而降低其測(cè)量精度。
非正弦波交流勵(lì)磁，是采用低于工業(yè)頻率的方式或三角波勵(lì)磁的方式，可以認(rèn)為產(chǎn)生恒定直流，周期性地改變極性的方式，因這種勵(lì)磁電源穩(wěn)定，故不必除去磁場(chǎng)強(qiáng)度的變動(dòng)而進(jìn)行運(yùn)算。
交流勵(lì)磁的方式的主要問(wèn)題是感應(yīng)噪聲嚴(yán)重。
直流勵(lì)磁方式，則是在電極上的極化電位成了重要障礙。故一定值的直流勵(lì)磁方式僅適用于非電解質(zhì)(如液體金屬)液體的測(cè)量。在測(cè)量自來(lái)水、源水的等水溶液時(shí)，一般采用周期性間歇的直流勵(lì)磁方式。間歇周期應(yīng)選為交流電源周期的整數(shù)倍，可消除交流電源頻率的噪聲，排除了交流磁場(chǎng)的電渦流和直流磁場(chǎng)的極化干擾，勵(lì)磁頻率降低，零點(diǎn)穩(wěn)定性可以提高，但儀表抗低頻干擾能力減弱，響應(yīng)速度慢，如果勵(lì)磁頻率高，則抗低頻干擾的能力增強(qiáng)，但儀表的零點(diǎn)穩(wěn)定性降低。這一問(wèn)題到二十世紀(jì)七十年代研究出了低頻矩形波(50hz的1/2~1/32)，解決了長(zhǎng)期困擾電磁流量計(jì)的工頻干擾，提高了零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量精確度。二十世紀(jì)八十年代又出現(xiàn)了三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)(有50hz的1/8為周期，采用正弦規(guī)律變化的勵(lì)磁電流)，具有更好的零點(diǎn)穩(wěn)定性，解決了干擾電勢(shì)的影響，但降低了響應(yīng)速度，并且在測(cè)量泥漿、紙漿等含固體顆粒和纖維流體及低導(dǎo)電率流體測(cè)量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噪聲(因流體摩擦電極，使電極表面氧化剝離后又形成所致)，使輸出信號(hào)擺動(dòng)不穩(wěn);二十世紀(jì)八十年代末又針對(duì)這些問(wèn)題推出了雙頻矩形勵(lì)磁方式，其勵(lì)磁波形由低頻(6.5hz)矩形波和高頻(75hz)矩形波疊加構(gòu)成，分別采樣與之相對(duì)應(yīng)的流量信號(hào)，得到低頻和高頻特征的兩種信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后可再現(xiàn)實(shí)際流量的信號(hào)值。因此這種技術(shù)既具有低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性，又具有高頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)對(duì)流體噪聲較強(qiáng)的抑制能力。
5、傳感器接地的問(wèn)題
電磁流量計(jì)傳感器電極檢測(cè)的流量信號(hào)是毫伏級(jí)，且以傳感器內(nèi)流體的電位為基準(zhǔn)的，所以外來(lái)干擾對(duì)它的影響極大，因而，良好的接地很大程度上決定著流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度。被測(cè)的流體本身作為電導(dǎo)體，必須排除其他不相關(guān)的電磁干擾。電極檢測(cè)出的電勢(shì)信號(hào)，不受外界寄生電勢(shì)的干擾。對(duì)傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線，接地電阻小于10ω。在連接傳感器的管道內(nèi)若涂有絕緣層或是非金屬管道時(shí)，傳感器兩側(cè)應(yīng)裝有接地環(huán)。
三、電磁流量計(jì)的常見(jiàn)故障
1.儀表本身故障
儀表結(jié)構(gòu)件或元器件損壞引起的故障。
2.外界原因引起的故障
①調(diào)試期故障
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(shè)定不當(dāng)，安裝不妥等。本類故障在電磁流量計(jì)初始裝用調(diào)試時(shí)就出現(xiàn)，但一經(jīng)改進(jìn)排除故障，以后在相同條件下一般就不會(huì)再度出現(xiàn)。常見(jiàn)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。
第一，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(jiàn)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(diǎn)；流量傳感器后無(wú)背壓，液體逕直排人大氣，形成其測(cè)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。
第二，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(jī)磁場(chǎng)干擾等。管道雜散電流干擾通常采取良好單獨(dú)接地保護(hù)可獲得滿意測(cè)量，但如遇管道有強(qiáng)雜散電流亦不一定能克服，須采取流量傳感器與管道緣絕的措施。空間電磁波干擾通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)，但也曾遇到屏蔽保護(hù)還不能克服。
第三，流體方面。液體含有均勻分布細(xì)小氣泡通常不影響正常測(cè)量，唯所測(cè)得體積流量是液體和氣體兩者之和；氣泡增大會(huì)使輸出信號(hào)波動(dòng)，若氣泡大到流過(guò)電極遮蓋整個(gè)電極表面，使電極信號(hào)回路瞬時(shí)斷開(kāi)，輸出信號(hào)將產(chǎn)生更大波動(dòng)。低頻（50/16Hz- 50/6 Hz）矩形波激磁電磁流量計(jì)測(cè)量液體中含有固體超過(guò)一定含量時(shí)將產(chǎn)生漿液噪聲，輸出信號(hào)亦會(huì)有一定程度波動(dòng)。兩種或兩種以上液體作管道混合工藝時(shí)，若兩種液體電導(dǎo)率或各自與電極間電位有差異，在混合未均勻前即進(jìn)入流量傳感器進(jìn)行流量測(cè)量，輸出信號(hào)亦會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。電極材質(zhì)與被測(cè)介質(zhì)選配不善，產(chǎn)生鈍化或氧化等化學(xué)作用，電極表面形成絕緣膜，以及電化學(xué)和極化現(xiàn)象等，均會(huì)妨礙正常測(cè)量。
②運(yùn)行期故障
運(yùn)行期故障一般在運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)，是電磁流量計(jì)經(jīng)初期調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后在運(yùn)行期間出現(xiàn)的故障，常見(jiàn)故障的主要原因有流體中雜質(zhì)附著電極襯里，流量傳感器內(nèi)壁附著層，雷電擊，環(huán)境條件變化出現(xiàn)新干擾源等。
第一，內(nèi)壁附著層。由于電磁流量計(jì)測(cè)量含有懸浮固相或污臟體的機(jī)會(huì)遠(yuǎn)比其他流量?jī)x表多，出現(xiàn)內(nèi)壁附著層產(chǎn)生的故障概率也就相對(duì)較高。若附著層電導(dǎo)率與液體電導(dǎo)率相近，儀表還能正常輸出信號(hào)，只是改變流通面積，形成測(cè)量誤差的隱性故障；若是高電導(dǎo)率附著層，電極間電動(dòng)勢(shì)將被短路；若是絕緣性附著層，電極表面被絕緣而斷開(kāi)測(cè)量電路。后兩種現(xiàn)象均會(huì)使儀表無(wú)法工作。
第二，雷電擊。雷電擊在線路中感應(yīng)瞬時(shí)高電壓和浪涌電流，進(jìn)入儀表就會(huì)損壞儀表。雷電擊損儀表有三條引入途徑：電源線，傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號(hào)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(yīng)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(chǎng)了解到，不僅電磁流量計(jì)出現(xiàn)故障，控制室中其他儀表電常常同時(shí)出現(xiàn)雷擊事故。因此使用單位要認(rèn)識(shí)設(shè)置控制室儀表電源線防雷設(shè)施的重要性。
第三，環(huán)境條件變化出現(xiàn)干擾源。主要原因與調(diào)試期故障環(huán)境方面基本相同，只是干擾源不在調(diào)試期出現(xiàn)而在運(yùn)行期間再介入的。例如一臺(tái)接地保護(hù)并不理想的電磁流量計(jì)，調(diào)試期因無(wú)干擾源，儀表運(yùn)行正常，然而在運(yùn)行期出現(xiàn)新干擾源，測(cè)量點(diǎn)附近管道或較遠(yuǎn)處實(shí)施管道電焊，干擾儀表正常運(yùn)行，出現(xiàn)輸出信號(hào)大幅度波動(dòng)。
