摘要：简要阐述了电磁流量计的工作原理，对化工生产中电磁流量计的安装测试期故障及正常投运故障进行了说明，针对电磁流量计使用过程中出现的七类故障进行了分析，提出了解决方案，并对电磁流量计日常维护提出了指导性建议。
随着炼化企业对化工生产过程精细化管理需求的日益提升，对流量测量的精度要求越来越高。电磁流量计作为一种测量功能稳定、结果准确可靠的流量测量仪表，在工业生产的控制测量中得到广泛应用，尤其对酸、碱、盐、含固体颗粒或纤维液体的流量检测［１］。因此，在实际生产过程中，如何快速确定和排除电磁流量计的运行故障，对保障化工装置安全稳定运行、提高产品质量有着重要意义。
１电磁流量计的工作原理
电磁流量计的基本原理为电磁感应定律［２］。导电流体在磁场中流动等效于导体运动切割磁力线，进而相应产生与流量大小成正比的感应电动势。电磁流量计通过测量电动势强弱来反映管道流量大小，进而被用于测量导电流体的体积流量，电磁流量计工作原理见图１。
电磁流量计的核心部件为电磁流量变送器，其由传感器和转换器共同组成。被测导电流体流过流量计产生感应电动势，该感应电动势被传感器采集、被转换器转换为统一直流标准信号，并将其输出进行指示记录。电磁流量计的优势在于测量管径大（最大可达２ｍ），而且压损极小，其测量精度和灵敏度都较高。
２电磁流量计的常见故障分类
电磁流量计在生产运行中会出现各种故障，一是仪表本身故障造成的仪表指示错误，包括仪表的结构件或元器件损坏等；二是由于仪表安装环境或安装不规范造成的故障，例如传感器上下游安装直管段不满足要求，被测介质没有充满管道，测量环境存在电磁干扰等。
因为不同情况下的故障对应的解决措施不同，为精准地量化故障、更快速地发现和解决电磁流量计故障，按照故障发生的时间尺度将电磁流量计故障划分为两个基本类别。一类是仪表安装测试期间出现的故障，另一类是仪表投运后出现的故障。
２.１电磁流量计安装测试故障
在化工生产过程中，完成电磁流量计仪表的安装后、正式投入使用之前往往需要进行仪表性能调试，在此阶段出现的故障被称为电磁流量计安装测试故障。仪表安装环境选择不当（如外界环境存在大型电机磁场干扰，管道杂散电流干扰［３］，空间强电磁波干扰等一系列电磁场干扰）、仪表安装不规范、安装位置不正确、或仪表所测量导电流体的特性有所变化等原因均会导致此类故障。
不同故障原因导致仪表故障表现各有不同，可根据故障情况对故障来源进行初步辨识。例如，若所测量介质特性出现气液两相工况，测量介质中所含有的均匀分布的微小气泡虽暂时不会对电磁流量计产生较大影响［４］，但随着介质气相的加剧，仪表输出信号的波动会随之加剧，严重时影响仪表测量读数。
如果将传感器安装在管道高处或自上而下的垂直管上，可能会导致气体聚集于管道高处从而出现表内液体排空，进而造成仪表故障；此外，传感器的不适当安装也可能会导致管内流体不满故障［５］；若电磁流量计误安装在泵的吸入端，则流量计内部会出现负压从而损坏流量计内部衬里。
２.２仪表正常投运后出现的故障
经安装调试并试运行一段时间后，电磁流量计可进入正常投运阶段。因为环境变化和长时间的运行会对仪表的运行状态产生影响，此阶段可能发生的仪表故障与前文所述故障存在差异。一般来讲，电磁流量计投运后故障包括流量传感器内壁附着层污垢积聚造成的故障、仪表环境条件变化造成的故障、雷电打击等恶劣气象环境导致的故障等［６］。
电磁流量计投运后，因常用来测量相对脏污的流体介质，运行一段时间后，流体介质在传感器内壁附着层出现积聚现象［７］，导致附着层的电导率偏高或偏低进而产生故障。若流体介质积聚附着层呈绝缘性，杂质积聚过多会造成整个电极回路断路；相对地，若流体介质积聚附着层整体偏导电性，过多地积聚将会使电极回路出现短路。上述两种情况均会导致仪表工作不正常，由此可见有必要在电磁流量计投运后对测量管内的污垢层附着物进行定期清理。
另一方面，电磁流量计运行环境的变化对仪表的影响也不可忽视。在调试期间没有干扰源不意味着运行环境不存在干扰。例如在电磁流量计运行期间，附近管道的电焊作业、大型电机或变压器等电磁设备运行均会对电磁流量计的正常工作产生干扰，此时电磁流量仪表的输出信号会出现数值波动［８］。
此外，雷电打击等恶劣气象环境同样能够影响仪表正常工作。例如出现雷电打击，仪表线路中容易感应出高电压和浪涌电流，其大多通过电源线、流量信号线等途径进入仪表进而导致仪表内部结构受损。
３电磁流量计常见故障现象检查分析
在生产控制过程中，流量测量是一项重要的测定参数，电磁流量计凭借其高精准度和强耐腐蚀特性，应用越来越广泛。然而在实际测量作业中，电磁流量计容易发生各种故障，因此要及时采取合理的检查方式并对各类故障提出可行的解决方案。
３.１仪表没有流量信号输出
仪表没有流量信号输出的原因包括电源故障、电缆故障、液体流动方向相反、流体介质未充满整个管道等［９］。针对上述可能造成故障的原因，需对应检查仪表电源的供电情况和电缆连接情况（包括电缆是否畅通，连接是否正确等）、检查管道内测量流体介质流动方向是否正确并确认其是否充满管道［１０］。
在电磁流量计运行过程中，必须保证仪表内测量流体流动方向正确，一般应与壳体上箭头方向相同［１１］。事实上也有一些电磁流量计具备正反两相测量的功能，将其设置中的“反向测量允许”状态设置为“允许”状态即可［１２］。流体介质未充满整个管道的主要原因往往是测量管网或传感器安装位置没有符合设计安装要求。传感器的安装位置示意见图２。如若将传感器安装至ａ、ｅ位置，因为位置较高容易导致气泡聚集；安装在ｂ位置时则容易导致液体不满管，正确安装位置应为ｃ、ｄ位置处。
此外，对传感器器件完好性和测量管内壁情况的检查也是十分必要的［１３］，包括各接线端和传感器零部件的完好性等。事实上，仪表没有流量信号输出的故障也有可能是由转换器故障导致，对其采用更换线路板的方式进行替换进行转化器的故障排查。另外流量过低和在仪表进行参数设定时小信号切除设置过高有时也会出现有流量而仪表没有显示的情况。
３.２仪表输出不稳定，出现指示波动故障
电磁流量计能够体现流体的流动状况，因此如果测量流体本身呈现波动性，则可以认为其并非电磁流量计自身故障，随着流体脉动结束或介质充满管道后，故障自然会随之消失。如果确实流体有脉动可以在流量计前加装缓冲罐或仪表安装固定支架。若管道没有充满液体或液体中含有气泡可能造成指示波动，可将流量计安装在管道的低点处，流量计的前后要有一定长度的直管段。然后检查外界是否存在杂散电流等电磁干扰；检查仪表运行环境是否有大功率电机、变压器或者电焊机工作。确认电磁流量计有良好接地，避免电磁干扰。此外，应该对流体介质的物理特性进行检查，判断流体介质是否具有电导率不均匀或含有较多颗粒、纤维浆液等特性。与此同时，若电极材料与流体介质不匹配也会导致仪表输出不稳定，此时则有必要对电极材料进行更换。最后对变送器电路板的检查也不可忽视，在一些特定的化工生产环境中，如果测量管道或介质的震动较大，则会造成变送器电路板松动从而引起输出值波动，此时需要重新固定电路板。
３.３仪表输出信号指示超过满度值
造成仪表输出信号超过刻度值上限的原因是多方面的，可通过逐步检测的方法对故障原因进行排查。首先对流量计的电缆接线进行检查，判断其是否出现连接错误；然后对信号回路连接进行检查。一般来讲，连接电缆的断开会造成信号回路断开，从而输出信号指示最大超满度值［１４］。然后陆续对转换器与传感器型号配套性、转换器的参数设定等方面进行逐步排查。事实上，因为电磁流量计转换器的输出信号往往会传送给流量积算仪和计算机。因此该回路仪表安全栅、流量积算仪等出现故障也会导致流量计输出最大值。
３.４电磁流量计工作时信号越来越小或突然下降
造成这种故障的原因是电极间的绝缘不良或被短路，应从以下方面考虑：测量导管的内壁可能积聚污垢，要进行清洗和擦拭电极。测量导管内的绝缘衬里可能被破坏，应予以更换。如果电磁流量计长期运行在有酸碱雾气场所，流量计信号接线端子可能被腐蚀，应予以清理或更换。日常维护要定期进行防腐检查防止出现此类故障。
３.５仪表零点不稳定
出现仪表零点不稳定的情况，一般包括五个方面原因。（１）与流体介质有关。如果管道未充满液体或液体中含有气泡则会造成零点不稳定，工况正常后输出值就可恢复正常；（２）流量计前截止阀不严，测量管道内测量流体介质存在微小流动［１５］；（３）可能是仪表接地不良导致，仪表接地线不要连接在电机、电器等公共接地线或上下水管道上。转换器已经通过电缆线接地的不要再进行接地，避免电位不同引起干扰；（４）液体若含有固相或在测量管内壁积聚结垢等，均有可能导致零点不稳定。因此需要定期对内壁的沉积垢层进行清洁；必要时进行重新调零；（５）仪表的绝缘性没有达到要求。事实上仪表绝缘性不佳往往是由信号线路绝缘弱或信号传输线路的接线端子接触不良导致，弱的仪表绝缘性会进一步造成零点不稳定。
３.６流量测量值与实际值存在偏差
流量测量值与实际流量值存在偏差是最常见的电磁流量计故障之一。如果出现此故障则需要对转换器、传感器、电缆连接等元器件进行详细检查。测量管道往往存在流入和流出分支两支管线，因此在过程中需要全面测量，以免出现计算误差。首先，按照出厂参数对转换器的设定值进行核对、设定，可以使用智能手操器进行参数检查和设定，排除设定值错误可能性。另外，应检查传感器安装位置，保障管道流体充满管道且流体中不含气泡。与此同时，信号电缆连接不良或使用过程中电缆绝缘性下降均会导致数值偏差，应相应重新连接松动的电缆，如果绝缘不符合绝缘要求更换新的电缆。最后，传感器上游介质流动状况不符合要求，或其极间电阻变化或电极绝缘下降也可能会造成故障，应相应采用改动传感器安装位置等措施解决。
３.７管道空管出现报警故障分析及处理
电磁流量计运行过程中出现空管报警的情况可能是流体没有充满管道，没有按照要求安装，被测的流体电导率过低。在仪表维护工作中转换器元器件的损坏也能造成空管报警的情形，因此有效判别转换器工作状况并及时更换是处理空管报警故障的关键点。为确认转换器元器件是否工作正常，一般采用输入信号短接测试操作，若短接后报警消失，则说明转换器工作正常，反之则说明元器件已损坏。
４电磁流量计日常维护
为提高电磁流量计使用寿命，降低其发生故障的概率，对于电磁流量计的日常维护主要包括以下几个方面。首先，变送器管内壁结垢层的定期清理，能够有效保障绝缘衬里的良好绝缘性；其次，在生产实际中对于仪表的定期检查是保障电磁流量计指示精度的关键，尤其是对仪表端盖、接线口密封性的检查，是保障湿气和水不进入仪表内的重要步骤；另外，为保障仪表高度密封性，壳体盖的螺纹需时刻涂有润滑黄油，严禁碰撞损坏；最后，在流量计运行过程中，定期对仪表零点进行标定，并保障电磁流量计的有效接地［１６］。
５结束语
随着我国工业生产自动化水平的不断提高，电磁流量计在流量测量领域，特别是炼油化工生产中的应用越来越多。电磁流量计在化工生产流程中可能出现的常见故障，对故障的来源进行剖析，提出了结合故障分析和在线检查的仪表故障辨识方法和故障解决方案，为工业生产实际中电磁流量计故障的处理提供参考。通过准确分析故障原因、快速排除故障，实现了测量仪表整体测量精度的提高，对快速恢复装置生产有着重要意义。
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