Przepływomierze elektromagnetyczne są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu do dokładnego pomiaru przepływu, ale jak każdy przyrząd techniczny, są one wrażliwe na czynniki środowiskowe. Zrozumienie tych czynników ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia optymalnej wydajności i zapobiegania potencjalnym awariom. Na tym blogu omówimy główne czynniki środowiskowe, które mogą powodować awarie przepływomierzy elektromagnetycznych, ich najczęstsze przyczyny oraz praktyczne wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów.
Spis treści
Główne czynniki środowiskowe prowadzące do awarii przepływomierzy elektromagnetycznych
1. Silne pola magnetyczne
Zdolność przepływomierzy elektromagnetycznych do przeciwstawiania się polom magnetycznym zależy od konstrukcji czujnika. Na przykład, jeśli obudowa cewki wzbudzającej czujnika jest wykonana z materiałów niemagnetycznych (takich jak aluminium lub plastik), jego odporność na zakłócenia pola magnetycznego jest słabsza. Jeśli jest wykonana ze stali, jest silniejsza. W praktyce silne zakłócenia pola magnetycznego są rzadkie, ponieważ instalacje zwykle starają się unikać umieszczania miernika w pobliżu silnych pól magnetycznych.
2. Silne fale elektromagnetyczne
Przepływomierze elektromagnetyczne powinny spełniać wymagania kompatybilności elektromagnetycznej, co oznacza, że powinny działać normalnie w określonym środowisku promieniowanego pola elektromagnetycznego, nie powodując pogorszenia działania przyrządu ani jego nieprawidłowego działania. Spotkaliśmy się z przypadkami zakłóceń powodowanych przez silne fale radiowe.
Studium przypadku
W zakładzie wodociągowym w Fujian zainstalowano kilka przepływomierzy elektromagnetycznych, a jeden z nich wykazywał znaczne wahania wyjściowe. Kontrola na miejscu wykazała, że instalacja była zgodna z wymaganiami, a czujnik przepływu i przetwornik były oddalone od siebie o 50 metrów i połączone ekranowanym kablem w metalowym kanale. Sam przyrząd również działał normalnie. Zmierzono jednak zakłócenia w trybie wspólnym na poziomie 1,7 V. Początkowym rozwiązaniem było elektryczne zaizolowanie czujnika przepływu, co zmniejszyło sygnał w trybie wspólnym do 0,6 V, ale fluktuacje wyjściowe nie uległy znacznej poprawie.
Dalsza analiza wykazała, że silna wieża transmisji radiowej znajdowała się bardzo blisko przepływomierza. Aby potwierdzić, czy źródło zakłóceń było z tego powodu, konwerter został tymczasowo przeniesiony do pozycji oddalonej o 3 metry od czujnika przepływu, a sygnał zakłóceń w trybie wspólnym został zredukowany do mniej niż 0,1 mV. Choć nadal był on nieco wysoki, działanie urządzenia stało się normalne. Główną przyczyną usterki było to, że nawet przy wielu warstwach ekranowanych kabli sygnałowych, fale elektromagnetyczne nadal były wprowadzane do urządzenia.
Przykład ten pokazuje, że w przypadku występowania znacznych zakłóceń w trybie wspólnym w pobliżu instalacji przepływomierza elektromagnetycznego typu split, silne fale radiowe powinny być brane pod uwagę jako potencjalne źródło zakłóceń podczas analizy usterek. Była to rzadka usterka na etapie rozruchu.
3. Prądy błądzące w rurociągach
Gdy przepływomierze elektromagnetyczne są prawidłowo uziemione, mogą uniknąć większości prądów błądzących w rurociągu. Jednak czasami, nawet gdy do połączenia czujnika przepływu używany jest gruby przewód i osiągnięto prawidłowe uziemienie, prądy błądzące mogą nadal wpływać na przepływomierz, wymagając dodatkowych środków.
Studium przypadku 1
W zakładzie wytapiania aluminium w Shandong do pomiaru szlamu alkalicznego użyto miernika elektromagnetycznego DN80. Czujnik przepływu miał pierścienie uziemiające zainstalowane na obu końcach, a czujnik był prawidłowo uziemiony. Jednak przyrząd nadal nie działał poprawnie, dopóki nie został przesunięty o 2 metry i nie zainstalowano drugiego punktu uziemienia w celu odizolowania prądu błądzącego.
Po pewnym czasie pracy miernika ponownie pojawiły się wahania sygnału wyjściowego. Po wyeliminowaniu możliwości wahań przepływu i potwierdzeniu, że sam licznik jest w dobrym stanie, początkowo sądzono, że licznik działa nieprawidłowo. Po kilku dniach obserwacji sytuacji stwierdzono, że wahania sygnału wyjściowego występowały tylko podczas zmiany dziennej. Ta wskazówka doprowadziła do odkrycia, że usterka była spowodowana spawaniem elektrycznym wykonywanym na tym samym rurociągu, z dala od elektromagnetycznego czujnika przepływu.
Studium przypadku 2
W zakładzie wodociągowym w Zhejiang zainstalowano dwa przepływomierze elektromagnetyczne DN900. Jeden z nich działał normalnie, podczas gdy drugi doświadczał wahań do 50% FS co 1-2 godziny. Użytkownik uważał, że oba liczniki miały podobne warunki pracy i że usterka była spowodowana przez sam licznik. Inspekcje na miejscu wykazały, że dwa 0,5-metrowe odcinki stalowej rury, dobrze uziemione i bez wykładziny, zostały zainstalowane bezpośrednio przed i za czujnikiem przepływu, a następnie stalowe rury wyłożone cementem. Wszystkie połączenia elektryczne i uziemienie były prawidłowe, a pulsacja przepływu w rurociągu została wykluczona.
Konwerter i czujnik były oddalone od siebie o około 10 metrów. W pobliżu znajdował się trójfazowy transformator o mocy kilkuset kVA, umieszczony 2 metry od konwertera i 8 metrów od czujnika.
Usterka została przeanalizowana pod kątem dwóch możliwości: (1) interferencji z polem magnetycznym transformatora dużej mocy oraz (2) interferencji z prądami błądzącymi w rurociągu. Aby zweryfikować, czy problem wynikał z zakłóceń pola magnetycznego, wyłączono transformator, ale ze względu na złożoność procesu wyłączania transformatora, przyjęto podejście dwuetapowe. Pierwszym krokiem było sprawdzenie zakłóceń prądu błądzącego w rurociągu. Bez stosowania prądu wzbudzającego zmierzono potencjał między dwiema elektrodami i stwierdzono, że jest to zniekształcone napięcie przemienne o wartości międzyszczytowej 1 V. Potwierdziło to, że na miernik miały wpływ prądy błądzące, mimo że uziemienie było na miejscu.
Rozwiązanie polegało na elektrycznym odizolowaniu elektromagnetycznego czujnika przepływu, wraz z dwoma krótkimi stalowymi odcinkami rur, od rurociągu, zapewniając, że czujnik przepływu był na tym samym potencjale elektrycznym co ciecz. Po tej modyfikacji miernik zaczął działać normalnie, eliminując wpływ pola magnetycznego transformatora. Prąd zakłócający został zmierzony przy 60 mAAC, przy czym prąd płynął przed czujnikiem przepływu.
Rozwiązanie to może być również stosowane do rurociągów z prądami ochrony katodowej, służąc jako metoda eliminacji zakłóceń prądu rurociągu.
4. Zmiany potencjału podłoża
Zmiany potencjału uziemienia mogą wpływać na pomiary przepływu. Na przykład spadki napięcia na liniach uziemiających spowodowane przez inne urządzenia mogą powodować zmiany potencjału uziemienia przepływomierza elektromagnetycznego, co może zakłócać pomiary, zwłaszcza w przypadku znacznych zakłóceń w trybie wspólnym.
5. Wnikanie wilgoci
Przepływomierze elektromagnetyczne stosowane w branży wodociągowej i kanalizacyjnej są często instalowane w studzienkach licznikowych poniżej poziomu gruntu, które mogą być zanurzone w wodzie deszczowej, która nie została odprowadzona lub nawet pozostawiona zanurzona przez długi czas. Nawet jeśli obudowa ma stopień ochrony IP67 (pyłoszczelność i krótkotrwałe zanurzenie) lub IP68 (pyłoszczelność i ciągłe zanurzenie), wilgoć może często przedostawać się do środka z powodu niewłaściwie uszczelnionych uszczelek skrzynki zaciskowej, nieprawidłowo zainstalowanych pierścieni uszczelniających lub niedopasowanych średnic zewnętrznych kabli.
W przypadku czujników przepływu zainstalowanych na ziemi, jeśli pokrywa skrzynki zaciskowej nie jest prawidłowo uszczelniona, wilgoć może zostać wciągnięta przez zmiany temperatury, prowadząc do kondensacji. Jeśli wejście kabla do skrzynki zaciskowej nie jest odpowiednio uszczelnione, woda i wilgoć mogą łatwo dostać się do środka. Tego rodzaju problemy są powszechne.
W budownictwie kable są czasami przypadkowo przecinane, a następnie ponownie łączone za pomocą taśmy. Problem ten może nie powodować usterki podczas początkowej operacji, ale z czasem, gdy taśma się pogarsza, wilgoć może zostać wciągnięta, zmniejszając izolację kabli.
Wnikanie wody i wilgoci do skrzynki zaciskowej może zmniejszyć wytrzymałość izolacji i rezystancję izolacji, powodując brak sygnału przepływu w pętli sygnału przepływu, a w pętli cewki wzbudzającej może wystąpić dryft lub niestabilność punktu zerowego. W takich przypadkach do uszczelnienia punktów połączeń można użyć silikonu lub innych materiałów uszczelniających.
Niehermetyczne obudowy ochronne cewki wzbudzającej mogą również zasysać wilgoć z powodu efektu oddychania. Jeśli temperatura cieczy jest niższa niż temperatura pokojowa, na zewnętrznej ściance rurki pomiarowej może dojść do kondensacji, a przy temperaturze poniżej 0°C może powstać szron, powodując zwarcie w pętli sygnału przepływu i czyniąc ją nieskuteczną.
Studium przypadku
W zakładzie wodociągowym w Kaifeng jeden przepływomierz elektromagnetyczny DN200 mierzył wodę z Żółtej Rzeki, podczas gdy inny przepływomierz DN900 mierzył wodę gruntową. Dwa przepływomierze DN1000 zostały podłączone równolegle w celu pomiaru wody gotowej. Po dwóch latach normalnej pracy odkryto, że odpływ gotowej wody był o 10%-15% wyższy niż dopływ. Podczas inspekcji nie zaobserwowano żadnych nieprawidłowości w działaniu licznika. Przeprowadzono test porównawczy z przenośnym przepływomierzem ultradźwiękowym i stwierdzono, że sygnał wyjściowy z dwóch przepływomierzy wody gotowej był wyższy niż oczekiwano. Kiedy sprawdzono punkty zerowe, wykazały one znaczne odchylenia. Opierając się na doświadczeniu, oceniono, że usterka była prawdopodobnie spowodowana przedostaniem się wody do skrzynki zaciskowej lub wilgocią wpływającą na cewkę wzbudzającą, co doprowadziło do zmniejszenia izolacji.
Po wytarciu wilgoci i wysuszeniu skrzynki zaciskowej suszarką do włosów, rezystancja uziemienia pętli cewki wzbudzającej została przywrócona z 5-6 MW do kilkudziesięciu MW, a odchylenie punktu zerowego powróciło do normy.
Przyczyną usterki było to, że zmniejszona izolacja pętli cewki wzbudzającej stworzyła dużą rezystancję izolacji i wewnętrzną rezystancję sygnału, co spowodowało znaczne zakłócenia w trybie wspólnym. Wzmacniacz front-end konwertera nie był w stanie ich stłumić, co doprowadziło do przesunięcia punktu zerowego konwertera.
Wnioski
Przepływomierze elektromagnetyczne, choć wysoce niezawodne w różnych zastosowaniach przemysłowych, mogą być podatne na czynniki środowiskowe, które wpływają na ich wydajność. Kluczowe kwestie, takie jak silne pola magnetyczne, zakłócenia elektromagnetyczne, prądy błądzące w rurociągach, zmiany potencjału ziemi i wnikanie wilgoci mogą prowadzić do nieprawidłowego działania lub niedokładnych pomiarów, jeśli nie są odpowiednio zarządzane.
Skuteczne praktyki instalacyjne, takie jak zapewnienie właściwego uziemienia, zastosowanie ekranowania dla fal elektromagnetycznych i uszczelnienie złączy przed wilgocią, mają kluczowe znaczenie dla utrzymania dokładności i trwałości miernika. Rozumiejąc i łagodząc te wpływy środowiskowe, użytkownicy mogą znacznie zmniejszyć prawdopodobieństwo awarii operacyjnych i zapewnić spójne, wiarygodne pomiary przepływu w trudnych warunkach.
Zostaw komentarz