德國(guó)寶德Burkert電磁流量計(jì)工作原理和日常維護(hù)

德國(guó)寶德Burkert電磁流量計(jì)工作原理：
          德國(guó)寶德Burkert電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。大流量與小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，大可達(dá)3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線(xiàn)性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
          當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應(yīng)力線(xiàn)時(shí)，也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定：
Ex=BDv-----------------式（1）
式中Ex—感應(yīng)電勢(shì)，V；
B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，T
D—管道內(nèi)徑，m
v—液體的平均流速，m/s
然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD²）/4的乘積，將式（1）代入該式得：
Qv=(πD/4B)* Ex ---------式（2）
          由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí)，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線(xiàn)性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢(shì)Ex，測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可求得體積流量。
據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測(cè)量管軸線(xiàn)和磁力線(xiàn)相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生
感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出，數(shù)值大小與流速成正比例，其值為：
    E=B·V·D·K
    式中： E－感應(yīng)電勢(shì)；
   K－與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)；
   B－磁感應(yīng)強(qiáng)度；
   V－導(dǎo)電液體平均流速；
   D－電極間距；（測(cè)量管內(nèi)直徑）
        傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào)，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號(hào)處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報(bào)警輸出及頻率輸出，并設(shè)有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協(xié)議。
注：不同電磁流量計(jì)參數(shù)略有差異，使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說(shuō)明書(shū)。
      根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速v流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線(xiàn).如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱(chēng)分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：
     e=KBDv (3-36)
     式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為：
     qv= πeD/4KB (3-37)
       由上式可見(jiàn)，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線(xiàn)性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。
      需要說(shuō)明的是，要使式(3—37)嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測(cè)量條件滿(mǎn)足下列假定：
      ①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);
      ②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱(chēng)分布;
      ③被測(cè)液體是非磁性的;
      ④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。

日常維護(hù)
僅需對(duì)儀表作周期性直觀檢查，檢查儀表周?chē)h(huán)境，掃除塵垢，確保不進(jìn)水和其他物質(zhì)，檢查接線(xiàn)是否良好，檢查儀表附近有否新裝強(qiáng)電磁場(chǎng)設(shè)備或有新裝電線(xiàn)橫跨儀表。若是測(cè)量介質(zhì)容易沾污電極或在測(cè)量管壁內(nèi)沉淀、結(jié)垢、應(yīng)定期作清垢、清洗。

故障查找
流量計(jì)開(kāi)始投運(yùn)或正常投運(yùn)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)儀表工作不正常，應(yīng)首先檢查流量計(jì)外部情況，如電源是否良好、管道是否泄露或處于非滿(mǎn)管狀態(tài)、管道內(nèi)是否有氣泡、信號(hào)電纜是否損壞、轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)（即后位儀表輸入回路）是否開(kāi)路。切記盲目拆修流量計(jì)。

傳感器檢查
測(cè)試設(shè)備：500MΩ絕緣電阻測(cè)試儀一臺(tái)，萬(wàn)用表一只。
測(cè)試步驟：
（1）在管道充滿(mǎn)介質(zhì)的情況下，用萬(wàn)用表測(cè)量接線(xiàn)端子A、B與C之間的電阻值，A-C、B-C之間的阻值應(yīng)大至相等。若差異在1倍以上，可能是電極出現(xiàn)滲漏、測(cè)量管外壁或接線(xiàn)盒內(nèi)有冷凝水吸附。
（2） 在襯里干燥情況下，用MΩ表測(cè)A-C、B-C之間的絕緣電阻（應(yīng)大于200MΩ）。再用萬(wàn)用表測(cè)量端子A、B與測(cè)量管內(nèi)二只電極的電阻（應(yīng)呈短路連通狀態(tài)）。若絕緣電阻很小，說(shuō)明電極滲漏，應(yīng)將整套流量計(jì)返廠維修。若絕緣有所下降但仍有50MΩ以上且步驟（1）的檢查結(jié)果正常，則可能是測(cè)量管外壁受潮，可用熱風(fēng)機(jī)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干。
（3） 用萬(wàn)用表測(cè)量X、Y之間的電阻，若超過(guò)200Ω，則勵(lì)磁線(xiàn)圈及其引出線(xiàn)可能開(kāi)路或接觸不良。拆下端子板檢查。
（4） 檢查X、Y與C之間的絕緣電阻，應(yīng)在200MΩ以上，若有所下降，用熱風(fēng)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行烘干處理。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)圈絕緣性下降將導(dǎo)致測(cè)量誤差增大、儀表輸出信號(hào)不穩(wěn)定。
（5） 如判定傳感器有故障，請(qǐng)與電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家聯(lián)系，一般現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法解決，需到廠家維修。
轉(zhuǎn)換器檢查
如判定是轉(zhuǎn)換器故障，經(jīng)檢查外部原因沒(méi)問(wèn)題的情況下，請(qǐng)與電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家聯(lián)系，廠家一般會(huì)采取更換線(xiàn)路板的方式解決。

電極的維護(hù)
1.在使用電磁流量計(jì)之前，要先用標(biāo)準(zhǔn)的PH值溶液來(lái)標(biāo)定電磁流量計(jì)。標(biāo)定之后在操作之前，大家一定要注意先用蒸餾水把電磁流量計(jì)的電極清洗一遍，然后再用測(cè)液清洗再一次清洗電極。
2.如果不使用電磁流量計(jì)，要取下電磁流量計(jì)電極的時(shí)候，大家要注意不要讓電極的觸感器與硬物碰撞了，否則只要是出現(xiàn)損傷都會(huì)影響到電極的使用的。
3.使用電磁流量計(jì)結(jié)束之后，大家要把電磁流量計(jì)的電極套給套上，里面少放一些飽和溶液，只要保證電極的球泡是濕潤(rùn)的就可以了，但是記住不要放在蒸餾水中浸泡。
4.平常要注意電極保持干凈，不要讓它的兩邊輸出出現(xiàn)了短路的情況，不然的話(huà)會(huì)使得測(cè)量不準(zhǔn)確，影響電磁流量計(jì)的使用的。
其實(shí)，維護(hù)電磁流量計(jì)電極的方法還有很多，大家在使用過(guò)程中要多加注意，不要因?yàn)樽约阂稽c(diǎn)小小的疏忽造成了電磁流量計(jì)日后無(wú)法正常使用。

德國(guó)寶德Burkert電磁流量計(jì)常見(jiàn)故障：
典型故障診斷及處理
      1. 無(wú)流量輸出。檢查電源部分是否存在故障，測(cè)試電源電壓是否正常；測(cè)試保險(xiǎn)絲通斷；檢查傳感器箭頭是否與流體流向一致，如不一致調(diào)換傳感器安裝方向；檢查傳感器是否充滿(mǎn)流體，如沒(méi)有充滿(mǎn)流體，更換管道或垂直安裝。
     2. 信號(hào)越來(lái)越小或突然下降。測(cè)試兩電極間絕緣是否破壞或被短路，兩電極間電阻值正常在(70～100)Ω之間；測(cè)量管內(nèi)壁可能沉積污垢，應(yīng)清洗和擦拭電極，切勿劃傷內(nèi)襯。測(cè)量管襯里是否破壞，如破壞應(yīng)予以更換。
      3. 零點(diǎn)不穩(wěn)定，檢查介質(zhì)是否充滿(mǎn)測(cè)量管及介質(zhì)中是否存在氣泡，如有氣泡可在上游加裝消氣器，如水平安裝可改成垂直安裝；檢查儀表接地是否完好，如不好，應(yīng)進(jìn)行三級(jí)接地(接地電阻≤100Ω)；檢查介質(zhì)電導(dǎo)率應(yīng)不小于5μs/cm；檢查介質(zhì)是否淤積于測(cè)量管中，清除時(shí)注意不要將內(nèi)襯劃傷。
       4. 流量指示值與實(shí)際值不符。檢查傳感器中的流體是否充滿(mǎn)管，有無(wú)氣泡，如有氣泡可在上游加裝消氣器；檢查各接地情況是否良好；檢查流量計(jì)上游是否有閥，如有，移至下游或使之全開(kāi)；檢查轉(zhuǎn)換器量程設(shè)定是否正確，如不對(duì)，重新設(shè)定正確量程。
      5. 示值在某一區(qū)間波動(dòng)。檢查環(huán)境條件是否發(fā)生變化，如出現(xiàn)新擾源及其他影響儀表正常工作的磁源或震動(dòng)等，應(yīng)及時(shí)清除擾或?qū)⒘髁坑?jì)移位；檢查測(cè)試信號(hào)電纜，用絕緣膠帶進(jìn)行端部處理，使導(dǎo)線(xiàn)、內(nèi)屏蔽層、外屏蔽層、殼體之間不相互接觸。
選用電磁流量計(jì)測(cè)量流量的流體必須是導(dǎo)電的，因此不導(dǎo)電的氣體、蒸汽、油類(lèi)、丙銅等物質(zhì)不能選用電磁流量計(jì)測(cè)量流量。

德國(guó)寶德Burkert電磁流量計(jì)運(yùn)行故障：
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)故障原因有：流量傳感器內(nèi)壁附著層，雷電擊，環(huán)境條件變化。
1、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。
2、雷電擊
       雷電擊在線(xiàn)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3條引入途徑：電源線(xiàn)，傳感器勺轉(zhuǎn)換器間的流量信號(hào)線(xiàn)和激磁線(xiàn)。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(xiàn)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(xiàn)防雷設(shè)施的重要性。現(xiàn)任已有若于設(shè)計(jì)單位隊(duì)識(shí)和探索解決這一問(wèn)題，如齊魯石化設(shè)計(jì)院[1]。
3、環(huán)境條件變化
       主要原因同上節(jié)調(diào)試期故障環(huán)境方面，只是擾源不在調(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)廠擾源，儀表運(yùn)行正常，然而在運(yùn)行期出現(xiàn)新擾源（例如測(cè)量點(diǎn)附近管道或較遠(yuǎn)處實(shí)施管道電焊）擾儀表正常運(yùn)行，出現(xiàn)輸出信號(hào)大幅度波動(dòng)。

德國(guó)寶德Burkert電磁流量計(jì)故障分析：
1．調(diào)試期故障
        調(diào)試期故障一般出現(xiàn)在儀表安裝調(diào)試階段，一經(jīng)排除，在以后相同條件下不會(huì)再出現(xiàn)。常見(jiàn)的調(diào)試期故障通常由安裝不妥、環(huán)境擾以及流體特性影響等原因引起。
1. 安裝方面
       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)的如將傳感器安裝在易積聚氣體的管系高點(diǎn)；或安裝在自上而下的垂直管上，可能出現(xiàn)排空；或傳感器后無(wú)背壓，流體直接排入大氣而形成測(cè)量管內(nèi)非滿(mǎn)管。
1. 環(huán)境方面
       通常主要是管道雜散電流擾，空間強(qiáng)電磁波擾，大型電機(jī)磁場(chǎng)擾等。管道雜散電流擾通常采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)就可獲得滿(mǎn)意結(jié)果，但如遇到強(qiáng)大的雜散電流(如電解車(chē)間管道，有時(shí)在兩電極上感應(yīng)的交流電勢(shì)峰值Vpp可高達(dá)1V)，尚需采取另外措施和流量傳感器與管道絕緣等。空間電磁波擾一般經(jīng)信號(hào)電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護(hù)。
1. 流體方面
      被測(cè)液體中含有均勻分布的微小氣泡通常不影響電磁流量計(jì)的正常工作，但隨著氣泡的增大，儀
表輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，若氣泡大到足以遮蓋整個(gè)電極表面時(shí)，隨著氣泡流過(guò)電極會(huì)使電極回路瞬間斷路而使輸出信號(hào)出現(xiàn)更大的波動(dòng)。
       低頻方波勵(lì)磁的電磁流量計(jì)測(cè)量固體含量過(guò)多漿液時(shí)，也將產(chǎn)生漿液噪聲，使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。
       測(cè)量混合介質(zhì)時(shí)，如果在混合未均勻前就進(jìn)入流量傳感進(jìn)行測(cè)量，也將使輸出信號(hào)產(chǎn)生波動(dòng)。
      電極材料與被測(cè)介質(zhì)選配不當(dāng)，也將由于化學(xué)作用或極化現(xiàn)象而影響正常測(cè)量。應(yīng)根據(jù)儀表選用或有關(guān)手冊(cè)正確選配電極材料。
1. 運(yùn)行期故障
運(yùn)行期故障是電磁流量計(jì)經(jīng)調(diào)試并正常運(yùn)行一段時(shí)期后出現(xiàn)的故障，常見(jiàn)的運(yùn)行期故障基本由流量傳感器內(nèi)壁附著層、雷電打擊和環(huán)境條件變化等因素引起。
1. 傳感器內(nèi)壁附著層
由于電磁流量計(jì)常用來(lái)測(cè)量臟污流體，運(yùn)行一段時(shí)間后，常會(huì)在傳感器內(nèi)壁積聚附著層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著層的電導(dǎo)率太大或太小造成的。若附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作；若附著層電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率，則電極回路將出現(xiàn)短路，
儀表也不能正常工作。所以，應(yīng)及時(shí)清除電磁流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)的附著結(jié)垢層。
1. 雷電打擊
雷擊容易在儀表線(xiàn)路中感應(yīng)出高電壓和浪涌電流，使儀表?yè)p壞。它主要通過(guò)電源線(xiàn)或或者勵(lì)磁線(xiàn)圈或者傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號(hào)線(xiàn)等相關(guān)途徑引入，尤其是從控制室電源線(xiàn)引入占絕大部分。
1. 環(huán)境條件變化
在調(diào)試期間由于環(huán)境條件尚好(例如沒(méi)有擾源)，流量計(jì)工作正常，此時(shí)往往容易疏忽安裝條件(例如接地并不怎么良好)。在這種情況下，一旦環(huán)境條件變化，運(yùn)行期間出現(xiàn)新的擾源(如在流量計(jì)附近管道上進(jìn)行電焊，附近安裝上大型變壓器等)，就會(huì)擾儀表的正常工作，流量計(jì)的輸出輸出信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。

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