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双向电磁流量计现场故障诊断与维修
某船业使用过程中,其新型双向电磁流量计出现流量读数不稳定、正反方向读数不一致的现象,超出了该流量计士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.流量计工作原理
该流量计属于典型的速度型流量计,系统工作原理及变送器结构见图1、2。
该流量计变送器主要由导流器,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变送器时,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,流量计中小球的转速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—流量计的仪表常数
K与流量变送器的结构以及被测量流体的性质等因素有关,一般通过实验标定的方法确定,因此,测量出流量变送器输出的电脉冲频率,经相应的运算可以求得被测流体的流量。
 
2.故障原因分析
将现场采集的故障流量计输出波形与该流量计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流量计波形
流量计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)电磁转换器模块中的电路板出现虚焊或者其它部位接触不良,或者功率放大电路受到了外界的电磁干扰(,使得采集的电脉冲出现跳动甚至杂波,影响正常的数据判读。
2)流量变送器内部发生拥堵,堵塞的杂物对小球在环形轨道内的旋转运动造成了扰动,使小球难以按照正常轨迹切割磁感线。从而引起电脉冲的上下跳跃以及杂波的出现
2.2流量计读数
相同工况下,流体正反向流动时流量计读数不一样,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计时,电脉冲频率出现差异。
图4为流体从不同方向流入时流量变送器时输出波形
初步分析该故障的原因可能有以下几点
1)流量计流量变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变送器时,高导磁性小球切割磁感线的频率不一样,使流量计的读数有差异。
2)连接流量变送器的管道中发生了拥堵造成不同方向进入流量变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计时流量读数不一样。
 
3.标准测试平台实验及故障处理
标准测试平台结构组成见图5。实验证实该流量计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,使流量计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变送器内的流量减小,造成流量计读数偏小。
3)小球壁较薄,在流体高压及高速转动摩擦作用下,出现了轻度破损。破损一方面影响小球的导磁性能,使得磁电转换器收到的信号不明显;另一方面导致小球内部进水,小球质量增大,摩擦力矩增大,使小球在环形轨道内的运动频率降低,流量读数偏小。
 
4.修理工艺
1)去掉堵塞和异物拆开流量计变送器,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)更换破损的小球,注意改进小球的制造工艺,提高小球的可靠性。
3)修正流道,对导流叶片进行检查,若出现变形过大或严重腐蚀则予以更换
4)检查信号变送器,若有损坏则予以更换。