本章前文作故障類型分析和故障檢查時(shí)，對(duì)故障源頭作了一些描述，本節(jié)則進(jìn)一步討論故障源頭，并例舉13個(gè)具體案例。這些案例除注明外均為筆者及其同事們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。一種故障源頭會(huì)表現(xiàn)出多種故障現(xiàn)象，匯總?cè)缦卤硭尽?br /> 電磁流量計(jì)故障源和故障現(xiàn)象匯總
一、管道系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備類源自管道系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備引起電磁流量計(jì)故障源主要有：
1、安裝不善；2、未滿管；3、管系儲(chǔ)留氣體；4、不斷吸入氣體；5、往復(fù)泵或控制閥振蕩產(chǎn)生的脈動(dòng)流；6、使用過程中流動(dòng)狀態(tài)變化。 1、安裝不善 安裝不善的例子有：（1）流量傳感器與連接管道間內(nèi)徑匹配失當(dāng)，相差過大，（ISO9104:1991規(guī)定：在沒有制造廠推薦的情況下，連接管內(nèi)徑不得小 于流量傳感器內(nèi)徑,不得大于內(nèi)徑的3%）；（2）流量傳感器與管道間墊圈突入流通通道；（3）鄰近流量傳感器前撓流件產(chǎn)生嚴(yán)重流速分布畸變或旋轉(zhuǎn)流，直管 段不足。這些原因主要引起流量測(cè)量值與實(shí)際值不符，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。 案例1 本實(shí)例雖非上文例舉的安裝不善直接引起的，但其因故卻與流量傳感器進(jìn)入端墊圈進(jìn)入流通通道相同。上海某水廠兩根輸水管各用二臺(tái)串聯(lián)DN1400儀表計(jì)量出 廠成品水，分別由發(fā)送方（水廠）和接收方掌握。第一臺(tái)傳感器上游離全開蝶閥距離約5米與下游第2臺(tái)傳感器相距約2.5米，上游直管段長(zhǎng)度略嫌不足。 1997年啟用，發(fā)現(xiàn)其中一根管線兩臺(tái)儀表計(jì)量值相差15%，半年后差值略有減小，為10%。除未檢查傳感器測(cè)量管內(nèi)部狀況外，作了全面檢查和分析，未找 出故障原因，成為懸案。直到1998年下半年卸下傳感器發(fā)現(xiàn)進(jìn)口管道水泥襯里大塊脫落，堆積在傳感器進(jìn)口處高度達(dá)300-350mm（目測(cè)）。這些堆積物 導(dǎo)致進(jìn)入傳感器水流流速分布嚴(yán)重畸變，即管道下部約有0.25D高度的弓形截面障礙物擋住了水流。清除障礙即恢復(fù)正常。對(duì)于差值半年后從15%減小到 10%，可以解釋為開始時(shí)堆積高度比 300-350mm高，在流動(dòng)沖刷下高度降低，差值也隨著減小。大口徑流量傳感器卸下管線或進(jìn)入管道檢查內(nèi)部，必須停止流動(dòng)，涉及面廣，通常只能在排除其 他故障的可能性后，放到最后進(jìn)行。 2、未滿管 由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良，致使其測(cè)量管內(nèi)液體未能充滿，故障現(xiàn)象因不充滿程度和流動(dòng)狀況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在水平管道中呈分層流或波狀 流，故障現(xiàn)象表現(xiàn)為誤差增加，即流量測(cè)量值與實(shí)際值不符；若流動(dòng)是氣泡流或塞狀流，故障現(xiàn)象除測(cè)量值與實(shí)際值不符外，還會(huì)因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現(xiàn)輸 出晃動(dòng)。若水平管道分層流中流通面積氣相部分增大，即液體未滿管程度增大，亦會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。若液體未滿管到液體表面在電極以下，則會(huì)出現(xiàn)輸出超滿度現(xiàn) 象。案例2 某造船廠有一臺(tái)DN80mm電磁流量計(jì)測(cè)量水流量，運(yùn)行人員反映關(guān)閉閥流量為零時(shí)，輸出反而達(dá)到滿度值?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)傳感器下游僅有一段短管，水直接排入 大氣，截止閥卻裝 在傳感器上游（如圖7-3虛線1位置），閥關(guān)后傳感器測(cè)量管內(nèi)水全部排空。將閥改裝到位置2，故障便迎刃而解。這類故障原因在售后服務(wù)事例中是經(jīng)常碰到 的，當(dāng)屬工程設(shè)計(jì)之誤。 3、管系潴留氣體 管系潴留氣體的一種原因是啟用前未能排凈管內(nèi)空氣，剩留氣體積聚在管系高點(diǎn)，流動(dòng)時(shí)被液體夾帶，呈氣泡狀流出；另一原因是液體中夾帶小氣泡逐漸聚集，潴留 在管系高點(diǎn)。故障表現(xiàn)為流量測(cè)量值和實(shí)際值不符以及輸出晃動(dòng)。案例3 南京某石化廠以DN1000mm管道引長(zhǎng)江水， 管道長(zhǎng)10km順地勢(shì)起伏途經(jīng)小丘， 在小丘頂裝DN700mm儀表。管系投入運(yùn)行，電磁流量計(jì)不能正常工作，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)電磁流量傳感器及其附近有水流聲的不正?，F(xiàn)象。初步分析認(rèn)為管系啟 用后未能將管道內(nèi)空氣排凈，而工程設(shè)計(jì)未在高點(diǎn)裝排氣閥而無法放氣。測(cè)量電極信號(hào)高達(dá)4mV（大部分為干擾電勢(shì)），因不能停水無法進(jìn)一步檢查和排除故障。 數(shù)月后制造廠維修人員再次隨訪，此時(shí)不再有水流聲，因經(jīng)過一段時(shí)間流動(dòng)，剩留空氣隨水流帶走，重新調(diào)試即能使之正常運(yùn)行。案例4 廣西某水廠在郊區(qū)山頭設(shè)置清水池，利用水池高度勢(shì)能發(fā)送成品水。運(yùn)行人員反映計(jì)量出水量的DN700mm電磁流量計(jì)有時(shí)候流量顯示不穩(wěn)?；蝿?dòng)達(dá)百分之十幾 到百分之二十，誤差也大，估計(jì)相差約20%。現(xiàn)場(chǎng)考查發(fā)現(xiàn)水池如圖7-9所示安裝流量傳感器，水位高度不足就會(huì)卷入氣泡，甚至流量傳感器測(cè)量管內(nèi)不能充 滿。如水位降至A線時(shí)，雖高出吸入口頂端，但高出不多，還會(huì)在C處產(chǎn)生旋渦，將水位表面空氣卷入形成氣泡，使顯示晃動(dòng)；若水位降到B，測(cè)量管將不滿管。我 們建議如圖虛線所示裝一彎頭，擴(kuò)大水池有效容量，減少吸入氣泡的機(jī)會(huì)，彌補(bǔ)原設(shè)計(jì)的不足。這類實(shí)例是經(jīng)常遇到的。
5、往復(fù)泵或控制閥振蕩產(chǎn)生脈動(dòng)流往復(fù)泵泵送液流而測(cè)量點(diǎn)又未遠(yuǎn)離泵，脈動(dòng)流會(huì)使電磁流量計(jì)輸 出晃動(dòng)，有時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。為減緩脈動(dòng)對(duì)儀表的影響，通?？刹扇√岣唠姶帕髁坑?jì)激磁頻率或增加電阻尼；在管系方面可增裝氣室等阻尼裝置。管系流量控 制失配使控制閥啟閉振蕩也會(huì)形成脈動(dòng)流。 6、使用過程中流動(dòng)狀態(tài)變化通常儀表調(diào)試正常運(yùn)行一段時(shí)期后，也會(huì)因流動(dòng)狀態(tài)變化而出現(xiàn)故障。雖然這種故障原因出現(xiàn)概率不高，但在分析故障原因時(shí)不應(yīng)忘記 這一因素。案例5 這是一個(gè)懸掛在液流中的剝離襯里片擺動(dòng)，隨著液流形成脈動(dòng)流的罕見實(shí)例。江西某銅礦治廠裝有若干臺(tái)電磁流量計(jì)測(cè)量含粉狀固相的漿液，幾年來一直使用正常。 到1998年7月用戶反映其中一臺(tái)DN600mm儀表出現(xiàn)輸出晃動(dòng)高達(dá)滿度值的50%-100%?，F(xiàn)場(chǎng)檢查儀表本身均正常，并且巡視和詢問得悉流動(dòng)動(dòng)力源 末改動(dòng)，不會(huì)新產(chǎn)生流動(dòng)波動(dòng)，也排除了使用環(huán)境變壞新引入干擾的可能性。總體印象是儀表正常，安裝和環(huán)境條件符合要求。當(dāng)時(shí)因不能停流卸下和檢查流量傳感 器隱蔽部分及其鄰近管道狀況，一時(shí)未找出故障原因。直到月余后該廠停車檢修，發(fā)現(xiàn)流量傳感器附近上游襯有橡膠襯里的U型管內(nèi)，大片橡膠襯里脫落，懸掛于管 內(nèi)，隨液體流動(dòng)而擺動(dòng)，造成流動(dòng)波動(dòng)，儀表如實(shí)反映，形成輸出晃動(dòng)。新?lián)Q上U型管后，大幅輸出晃動(dòng)就不再出現(xiàn)了。案例6 魚在管內(nèi)洄游，輸出信號(hào)出現(xiàn)大尖峰，本案例取自一則國(guó)外報(bào)導(dǎo)，是在美國(guó)發(fā)生的[5]。 大口徑電磁流量計(jì)監(jiān)測(cè)火電廠冷凝器冷卻海水流量，從記錄紙上看到儀表偶爾出現(xiàn)大尖峰信號(hào)。數(shù)度現(xiàn)場(chǎng)檢查，因干擾噪聲瞬現(xiàn)即逝，檢查時(shí)捕捉不到，也未發(fā)現(xiàn)周 圍會(huì)有產(chǎn)生電氣噪聲等異常情況。用戶曾有人提出也許有魚在流量傳感器內(nèi)流動(dòng)的想法，當(dāng)時(shí)認(rèn)為排放口有細(xì)網(wǎng)目網(wǎng)柵檔住和流量傳感器上游不可能有魚進(jìn)入而被否 定了。但事后做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將電磁流量計(jì)安裝于小型水槽，放入金魚觀察，金魚鉆入電磁流量傳感器，儀表果然出現(xiàn)尖峰噪聲。以后，當(dāng)初提問者告，在排放通道 中確實(shí)見到了魚影，是由魚苗經(jīng)網(wǎng)柵鉆入排放管道后長(zhǎng)大為成魚。
二、流體類源自流體方面引起電磁流量計(jì)故障主要有：
1、液體中含有氣體，2、液體中含有固體，3、電導(dǎo)率不均勻，4、與液體接觸件材料匹配失當(dāng)，5、流動(dòng)噪聲。 1、液體中含有氣體液n~>_體中含有溶解氣體不會(huì)影響流量測(cè)量，游離氣體（即氣泡）則會(huì)影響測(cè)量并可能引起故障。液體中游離氣體有有3方面來 源：①管道內(nèi)空氣未排凈,②從管系外吸入,③溶解氣體轉(zhuǎn)化。前二者上一小節(jié)已有所述，后者因管內(nèi)液體溫度壓力變化等所致。在流程工業(yè)中管道液體壓力/溫度 常會(huì)變動(dòng)，當(dāng)液體壓力降低或溫度升高，溶解氣體為轉(zhuǎn)化成游離氣泡.例如低于室溫液體，靜止在管道中滯留一段時(shí)期（如停車），所溶解空氣有可能轉(zhuǎn)化成氣泡； 高于室溫液體靜止在兩端密閉的管道中逐漸冷卻收縮，形成局部真空，溶解空氣或氣化蒸氣形成氣泡。這樣形成的氣泡在流程重新開車初始階段往往會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng) 現(xiàn)象，運(yùn)行一段時(shí)間即趨正常?？刂崎y開度很小時(shí)，易氣化液體有時(shí)會(huì)氣化，也會(huì)形成氣泡。 2、液體中含有固相 液體中含有粉狀、顆粒、或纖維等固體，可能產(chǎn)生故障有：①漿液噪聲，②電極表面染污，③導(dǎo)電沉積層或絕緣沉積層覆蓋電極或襯里，④襯里被磨損或被沉積，改 變流通面積。案例7 導(dǎo)電沉積層短路效應(yīng) 電磁流量傳感器測(cè)量管絕緣襯里表面若沉積導(dǎo)電物質(zhì)，流量信號(hào)將被短路而儀表失效。由于導(dǎo)電物質(zhì)是逐漸沉積，本類故障通常不會(huì)出現(xiàn)在調(diào)試期，而要運(yùn)行一段時(shí) 期后才顯示露出來。某柴油機(jī)廠工具車間電解切削工藝試驗(yàn)裝置上，用DN80mm儀表測(cè)量和控制飽和食鹽電解液流量以獲取最佳切削效率。起初該儀表運(yùn)行正 常，間斷使用兩個(gè)月后，感到流量顯示值越來越小，直到流量信號(hào)接近為零?，F(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣層表面沉積薄薄一層黃銹，擦拭清潔后儀表就運(yùn)行正常。黃銹層是 電解液中大量氧化鐵沉積所致。本實(shí)例屬運(yùn)行期故障，雖非多見故障然而若黑色金屬管道銹蝕嚴(yán)重，沉積銹層，也會(huì)有此短路效應(yīng)。凡是開始運(yùn)行正常，隨著時(shí)間推 移，流量顯示越來越小，就應(yīng)分析有類故障的可能性。 案例8 淤泥沉積層上海某水廠從30余公里外的黃浦江上游以矩形管引水，再以兩DN1600mm圓管泵送原水進(jìn)廠，用兩臺(tái)DN1600mm電磁流量計(jì)計(jì)量水量。
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