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电磁流量计

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电磁流量计在核电厂BOP系统中的应用

来源:www.sancdc.com作者:发表时间:2018-04-20

 摘 要:根据电磁流量计工作原理与特性,结合核电厂外围系统维修工作经验,分析电磁流量计在不同场所、环境下的故障现象,总结此类仪表在应用中的经验与注意事项。

 
0 引言
核电厂 BOP(Balance of Plant,核电站辅助部分)外围系统仪控设备具有数量庞大、类型繁杂、涉及厂家多等特点。其中,作为导电流体流量、流速测量的常用仪表,电磁流量计在外围系统中应用广泛。
 
1 电磁流量计工作原理
电磁流量计是利用电磁感应原理制成的流量测量仪表,常用于测量导电液体当前体积流量、累积体积流量与流速,主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部件组成。作为电磁感应定律的运用实体,电磁流量计运行过程中,当导电的被测介质垂直于磁力线方向流动时,在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一个感应电动势,与被测介质的体积流量成正比。变送器输出的感应电势是一个微弱的交流信号,其中包含各种干扰成分,且信号内阻变化高达几万欧姆。因此在实际工业运用中,要求转换器是一个高输入阻抗、且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器,将感应电势转换成(4~20)mA DC 统一信号,通过电缆、接线传送至控制机柜端子,再通过 DCS、PLC等控制系统送入上位机,以供显示、调节、控制与处理。
 
2 电磁流量计应用特点
(1)电磁流量计内部无活动部件和阻流体,无压损、无机械惯性,反应十分灵敏。
(2)电磁流量计测量管径范围大,适用于各种管道与工况。
(3)电磁流量计具有均匀刻度,且流体的体积流量与介质的温度、压力、密度、黏度、流动状态等因素无关,在用于测量其他导电介质体积流量前用水标定即可(该步骤通常在设备出厂前完成),无需另行修正。
(4)电磁流量计内部通常可利用涂层或衬里,解决腐蚀性介质流量的测量问题。但过高的温度会引起管道衬里材料发生膨胀、变形和变质,而最高使用压力取决于管道强度、电极密封情况及法兰规格等。一般国产电磁流量计的工作环境中,温度与压力控制在120 ℃,1.6 MPa 为宜。在仪表选型时需结合现场实际工况。
(5)当液体流速过低或分布不均时,电磁流量计通常存在零点漂移和测量偏差大的情况。因此电磁流量计前必须有一个适当长度的直管段,在一定程度上保证流速分布对称性。如系统运行中发生类似的情况,在排除仪表本体损坏的前提下,应考虑电
磁流量计安装位置的合理性。
 
3 电磁流量计在核电厂 BOP 外围系统中的常见故障
3.1 示数波动大
3.1.1 故障排查
(1)通过与现场运行人员沟通,确认缺陷发生时并未对上下游管道的其他设备进行操作,工艺流程稳定,无异常情况发生,可排除流量真实骤降的可能。
(2)根据仪表示数骤降的现象,排查就地与机柜侧接线,确认接线全部正常无松动。
(3)对发生故障的电磁流量计进行绝缘检查,结果均合格。
(4)对发生故障的电磁流量计屏蔽线、变送器两端管道接地情况进行检查,发现变送器与管道跨接线锈蚀,仪表单独设置的接地点锈蚀。进行跨接线更换、打磨与接地点打磨后重启仪表,重启系统后该故障再未发生。
 
3.1.2 故障原因分析与预防措施
电磁流量计信号较弱,在流量较小的情况下输出仅有几微伏,外界略有干扰就能影响测量精度。因此,变送器的外壳、屏蔽线、测量导管以及变送器两端的管道均需接地。并且要求单独设置接地点,不能连接在电机、电器等公用地线或上下水管道。转换部分已通过电缆线接地,故无需再行接地,以免因地电位的不同而引入干扰。
 
故障的发生定位于仪表跨接线与接地线锈蚀,同时需结合仪表安装位置靠近高电流设备、外部电磁干扰的现状。在后续的日常维修工作中应特别加强此类情况的巡检力度,必要时可根据系统实际情况对仪表接地、跨接与绝缘增设预防性维修项目。
 
3.2 电磁流量计就地与上位机示数不一致
3.2.1 上位机示数正常,仪表就地示数晃动或为 0
(1)检查电磁流量计内部参数设置,与上位机程序组态中相应通道参数设置进行对比,发现两者存在量程或单位不一致的情况。电磁流量计仪表量程是指流量测量的上限,通常在设备本体均有铭牌标识。新表更换的时候需注意,仪表铭牌上为该仪表可进行测量的上限,但实际现场运用中,可将电磁流量计最大量程设置在任意小于、等于该上限值的位置。当电磁流量计量程需将信号输送至 DCS 或 PLC 系统时,量程是针对输出信号的百分比显示而言的,即量程需与电流输出和频率输出上限值及 100%显示值相互对应。此时需在仪表本体对量程进行修改,确保与上位机程序该仪表对应通道内的设置一致。此外,由于流量计参数设置中有较多流量单位的选择,而 L/s,L/min,m 3 /h 等单位均存在数量级差异,因此同样需与上位机画面所需指示单位一致。
 
(2)在仪表拆卸中发现,部分发生读数晃动的电磁流量计内部电极出现结垢或锈蚀(图 1)。该部分电磁流量计在工艺系统的位置,造成其管道流体内易混有部分上游化学物质结晶产物。当电极结垢时仪表信号逐渐减小,直至绝缘而造成信号回路开路,流量信号受到屏蔽。
电磁流量计结垢
(3)仪表在线检查时,拧松法兰接头螺栓以确认是否确有流体流过,其间发现流体中存在大量气泡。由于该仪表并未在控制程序中添加报警逻辑,仅在运行人员巡检中可随机发现。当液体中含有气泡时,气泡擦过电极会形成短暂时间的感应信号为零,这种气穴现象成为气泡噪声。首先需确认电磁流量计安装位置上游直管段长度是否足够,结合工艺系统分析气泡来源,如故障发生频繁则可考察是否有必要在仪表上游增设排气阀。此外,如涉及报警联锁信号的电磁流量计发生此类气泡噪声现象,在满足仪表示数变化灵敏度要求的前提下,可在流量计本体参数中适当增大阻尼时间参数,对流量的不敏感时间进行调节。
 
3.2.2 上位机示数正常,仪表就地示数框黑屏
(1)部分地处室外的电磁流量计出现显示屏暗淡、示数模糊等情况(图 2)。电磁流量计使用寿命受所处环境影响很大。地处室外缺乏保护罩的仪表转化器内部线路板易受化学物质、雨水侵蚀老化。对于恶劣自然环境下的电磁流量计,需注意增设仪表专用保护罩,减缓设备老化速度,延长使用寿命。
QQ截图20180420105331.jpg
(2) 仪表就地示数框黑屏。系统运行中电磁流量计有时存在突然黑屏情况,均属电源供电异常造成。检查仪表处电缆是否完好,检查供电通路是否正常,在均无异常的情况下断开仪表供电开关并重新打开,观察电源重启后仪表屏是否恢复正常。
 
4 结束语
核电厂 BOP 系统仪控维修是极具特异性的维修工作。结合现场实际工况,各类仪表均有其特殊的运行特点与故障。在核电厂 BOP 外围系统电磁流量计维修的过程中,在充分考虑到影响仪表运行的全部因素的情况下,仪控维修人员才能从仪表本体、控制回路与工艺环境等方面入手,排查故障、解决问题。由此延伸,在仪控维修日常工作中,尤其是数量庞大、种类繁杂的外围仪控设备检修过程中,只有将仪表安装位置、工艺系统、自然环境与其他系统的相互影响等因素有机融合,才能最大程度上因地制宜地总结出维修经验,迅速而准确地定位故障原因,形成集中而有效的日常维护与消缺模式。
 
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