液氮流量計的工作原理特（tè）點及故障現象和采取措施

摘要：闡述液氮流量計在實際應用中出現的故障檢查、分析（xī）以及采取的措（cuò）施（shī）。
1 工作（zuò）原理
液氮流量計是應（yīng）用電磁感應定（dìng）律，即：導電體在磁場中運動產生感應電動勢，而感應電動勢又和流量（liàng）大小成（chéng）正比，通過測電動勢來（lái）反映管道流量的原理而製成的，用來測量導電流體的（de）體積流量（liàng）（見圖1）。工業上多用以測量水、礦漿、各種酸、堿、鹽等腐蝕液體等介質的流（liú）量。

2 液氮（dàn）流量計（jì）的特（tè）點
（1）液氮流量計的變送器結（jié）構簡單，沒有可動部件，也沒有任何阻礙流體流動（dòng）的（de）節流部件，所以當流體通過時不會引起任何附加的（de）壓力損失，同時也不會引起諸如磨損，堵塞等問題。特別適（shì）用於測量帶有固體顆粒的礦漿，汙水等液固兩相流體（tǐ），以及各種粘性較大的漿液等。同樣，由於（yú）其結構上無運動部件，故可通過（guò）附上（shàng）耐腐蝕絕緣襯（chèn）裏和選（xuǎn）擇耐腐（fǔ）材料製成電*，起到很好的耐腐蝕性能，使之可用於各種腐蝕性介質的（de）測量（liàng）。
（2）液氮流量計是一種體（tǐ）積流量測量儀表，在測量過程中（zhōng），它（tā）不受（shòu）被測介質的溫度、粘（zhān）度、密度以及電導率（在一定範圍內）的影響。
（3）液氮流量計的量程（chéng）範圍*寬，同一台液氮流量計的量程比可達1:100。此外，液氮（dàn）流（liú）量計隻與被測介質的平均流（liú）速成正比，而與軸對稱分布下的流動狀（zhuàng）態（層流或紊流）無關。
（4）液（yè）氮流量計無機械慣性、反應靈敏，可以測量（liàng）瞬時脈動流量，而且線性（xìng）好。因此，可將測量（liàng）信號直接用（yòng）轉換器線（xiàn）性地轉換成標準信號輸出（chū），可就地指示，也可遠距離傳送。
3 故障類型
液氮流量計運行中產生故障的（de）*一類為儀表（biǎo）本身故障，即儀表結構件或元（yuán）器件損壞引起的故障；*二類為（wéi）外界原（yuán）因引起的故障（zhàng），如安裝不妥流動畸變，沉積和結垢等。
液氮流量計按照故障發（fā）生時期分類，可分為：調試期故障和運行（háng）期故障。調試期故障出現在新裝用後調試初期，主要原因是儀表選用或設定不當，安（ān）裝不妥等。運行（háng）期故障是（shì）在運行（háng）一段（duàn）時期後出現，主要（yào）原（yuán）因有流體中雜質附著電*襯裏，環境條件變化出現新幹擾源等。
液氮流量計按故障外界源頭分析來自3個方麵：
（1）管道係統和安裝等方麵引起的；
（2）環境方麵引起的；
（3）流體方麵引起的。來源（1）主要在調試期表現（xiàn）出來；來（lái）源（2）和
（3）則在調試期和運行期（qī）均（jun1）會出（chū）現。
4 調試期故障
本類故障在液氮流量計初始裝用調試時就出現，但一經改進排除故障，以後在相同（tóng）條件下一般就不會再度出現。常見調試期故障主要有（yǒu）安裝不妥、環（huán）境幹擾、流體特性影響3方麵原因。
4.1 管道係統和安裝等
通（tōng）常是電磁流量傳感（gǎn）器安（ān）裝位置（zhì）不正確引起的故障，常見的是將流量傳感器安裝在易積聚儲留氣體的管網高點（diǎn）；流量傳感器後無背壓（yā），液體經過直排進入大氣，形成其（qí）測量管內非滿（mǎn）管；裝在自上向下流的垂直（zhí）管道上，可能出現排空等。
4.2 環境方麵
主要是管道雜散電流幹擾，空間電磁（cí）波幹（gàn）擾，大電機磁（cí）場幹擾等。管道雜散電流幹擾通常采取良好單獨接地保護（hù）可獲得滿意測量，但如遇管道有強雜散電流亦（yì）不一定能克服（fú），須采取流量傳感器與管道絕緣的措施。空間電磁（cí）波幹擾（rǎo）一般經信號電纜引入，通常采用單層或多層屏蔽予以保護。
4.3 流體方麵（miàn）
（1）液體含有均勻分（fèn）布細小氣泡
通常不影響（xiǎng）正常測量，所測得（dé）體積流量是液體和氣體兩者之和；氣泡增（zēng）大會使輸出信號波動，若氣泡大到流過電*遮蓋整個電*表麵，使電*信號回路瞬時（shí）斷開，輸出信號將產生更（gèng）大波動。
（2）電*材質與被（bèi）測（cè）介質選配不善（shàn）
選配（pèi）不善，產生鈍化或氧（yǎng）化等化學（xué）作用，電（diàn）*表（biǎo）麵形成絕緣膜，以及電化學和*化現象等，均會妨礙正常測量。
5 運行期故障
經初（chū）期調試並正常運行（háng）一段（duàn）時期後在運行期間（jiān）出現的故障，常（cháng）見故障原因有（yǒu）：流量傳（chuán）感器內（nèi）壁（bì）附著層，雷電擊，環境條件變化。
5.1 內壁附著層
由於液氮流量（liàng）計測量含有懸浮固相或汙髒體的機會遠比其他流量儀表多，出現內壁附著層（céng）產生的故障概率也就相對較高。若附（fù）著層電導率與液體電導率（lǜ）相（xiàng）近（jìn），儀表還能正常輸（shū）出信號，隻是改變流通麵積，形成測量誤差的（de）隱性故障；若是高電導率附著層，電*間電動勢將被短路；若是絕緣性附著層，電*表麵被（bèi）絕緣而斷開測量電路。後兩（liǎng）種現象均會使儀表無法工作。
5.2 雷電擊
雷電擊在線（xiàn）路中感應瞬時（shí）高電壓和浪湧電流（liú），進入儀表就會損壞儀表。雷電擊損儀表（biǎo）有3條引入途徑：電源線、傳感器與轉換器間的流量信號線和激磁線。然而從雷（léi）電故障中損壞零部件（jiàn）的分析，引起故（gù）障的感應高電壓和浪湧電流大部分是從控製室電源線（xiàn）路引入的（de），其他兩（liǎng）條途（tú）徑較少。還從發生雷（léi）擊事故現場了（le）解到，不僅液氮流量計出現故障，控製室中其他儀（yí）表也常常同時出（chū）現雷擊事故。
5.3 環境條件變化
主要原因是幹擾源不在調（diào）試期出現而在運行期（qī）間再介入的。例如一台接地（dì）保護並不（bú）理想的液氮流量（liàng）計，調試期因無幹擾源，儀表運行正常，然而在運行期（qī）出現新幹（gàn）擾源（如（rú）測（cè）量點附近管道或較遠處實施管（guǎn）道電焊）幹擾儀表正（zhèng）常運（yùn）行，出現輸出信號大幅度波動。
6 故障現象和采取措施
6.1 液氮流量計常見故（gù）障現象有：
（1）無流量信（xìn）號；
（2）輸出晃動；
（3）零點不穩；
（4）流量測量值與實（shí）際值不符；
（5）輸出信（xìn）號超滿度值。
6.2 無流量信號輸出（chū）檢查和采取措施（shī）
（1）故障原因
無流量信號輸出大體上可歸納為5個（gè）方麵故障（zhàng）原因：
1）電源未通等電源方麵（miàn）故障；
2）連接電纜（激磁回路，信號回路）係統方麵故障；
3）液體（tǐ）流（liú）動狀況方麵故障；
4）傳感器零部件（jiàn）損壞或測量（liàng）內壁附著（zhe）層引起等方麵（miàn）的故障；
5）轉（zhuǎn）換（huàn）器元器件損壞方麵的故（gù）障。
（2）檢查程序
先按（àn）全麵考慮作初步凋查和判（pàn）斷，然後再逐（zhú）項細致檢查和試排（pái）除故障。檢查順序的先後原則為：
1）可經觀察（chá）或詢問了解毋須較大（dà）操作的在前，即先易後難（nán）；
2）按過去（qù）現場檢修經驗出現的故障頻度或售後可能出現（xiàn）的故障；
3）檢查本身的先後（hòu）要求較高者在前。若經初步調查確認是後幾（jǐ）項故障原因，亦可提前作細致檢（jiǎn）查。
（3）故（gù）障檢查和采取措施
1）查電源方麵故障
*先確（què）認己接入電源，再檢查電源各部分。查主電源和激磁（cí）電流熔絲，若接入（rù）符（fú）合規定電流值時，新熔絲再通電（diàn）而又熔斷，必須找出故障所在點。查電源線路板輸出各路電（diàn）壓是否正常，或嚐試置換整個電（diàn）源線路板。
2）檢查（chá）連接電纜係統方麵故障
分別（bié）查連接激磁係統和信號係統的（de）電纜是否接通，連接是否較好。
3）檢查液體流動方向和管內液體充滿性
液（yè）體流動方向必須與（yǔ）傳（chuán）感器殼體上箭頭方向一致。對於能正反（fǎn）向測量的液氮流量計，若方向不一致雖仍可測量，但（dàn）設定的顯示流動正反方向不（bú）符，必須改正之。若拆傳感器工作量大（dà），也可改變傳感器上（shàng）箭頭方向和（hé）重（chóng）新設定顯示儀表符號。管道未充滿液體主要是（shì）管網工程設計或傳感器安裝位置不妥，使傳感器測量管內不能充滿液體。應采取措施，避免安裝如圖2所示a，e位置和以虛線管排放時b位置，改裝到c，d位置。

4）檢查傳感器完好性和測量管內壁狀況
主要檢查各接線（xiàn）端子和激磁線圈（quān）完好性，以及測量管內壁狀況。
激磁線圈及其係統出現的故障常有：
①線圈斷開；
②線圈或其端子絕緣（yuán）下降；
③匝間短路。
三類故障中以絕（jué）緣下降出現的頻度相對（duì）較高。線圈（quān）斷開和絕緣下降可用萬用表和兆歐表檢查。
傳感器激（jī）磁線圈（quān）回路絕緣下（xià）降的故障出（chū）現頻度相對較高（gāo）的原因是，電氣外殼防護等級IP65（GB4203-93）的傳感器常被短時間浸水（如傳感器（qì）裝在較低位置時周圍出事（shì）故浸水），按IP65僅是防塵防噴水，很易浸（jìn）入水或潮氣。即使是IP67（防塵防（fáng）短時間浸水）或IP68（防塵防連續浸水（shuǐ））級，也常發生在接線完成後，引入電纜（lǎn）密封圈或端子盒蓋密封墊片未（wèi）達到密（mì）封要求而形成事故。因操作疏忽密封圈墊部位進水造成的故障（zhàng）是屢（lǚ）見（jiàn）不鮮的。
接（jiē）線端子受潮引起（qǐ）的絕緣下降，通常（cháng）可采用熱（rè）吹風吹幹（gàn）噪之後恢複絕（jué）緣（yuán）。線圈受潮對於兩半合攏保護外殼的傳感（gǎn）器，可拆（chāi）卸外殼蓋置於烘箱（xiāng），以適當溫度烘幹；對於氣密型（即焊接結構的防護外殼）傳感器磁圈雖然結構上保證不會受潮，但也有從電纜與密封膠交界麵滲入。
測量管內壁狀況附著絕緣層或導電層的*可靠檢查判斷是卸下傳感器離（lí）線直接觀察，但工作量較大；亦可用在線間接檢查方法，即測量電*接觸電阻和電**化電壓估計附著層狀況。
5）查轉換器的故障
液（yè）氮流（liú）量計轉換器檢查方法常采（cǎi）用以線路板備件和替代法試排除故障
6.2 輸出晃動故障原（yuán）因和采取措施
輸出晃動大體上可歸納為5方麵故障原因：
（1）流動本身是波動或脈動的，實質上不是液氮流量計的故障，僅如實反映流（liú）動狀況；措施：在流量計前加裝（zhuāng）緩衝罐。
（2）管道末充滿液（yè）體或液體中含有（yǒu）氣泡；措施：流量計安裝在低點，並有一定長度的直管段（duàn）。
（3）外界雜（zá）散電流等電（diàn）、磁幹擾；措施：液（yè）氮流量計良好接地（dì）。
（4）液體物性方麵（如（rú）液體電導率不均勻或含有較多顆（kē）粒／纖維的漿液等）的原因。
（5）電*材料（liào）與（yǔ）液體匹配不（bú）妥（tuǒ）；措施：更換電*材料。
7 結（jié）束語（yǔ）
液氮流量（liàng）計的測量還有一些問題亟待解決，在（zài）開發新的測量技術的同（tóng）時，更應注重運用現代（dài）科學手段，進行應用（yòng）技術深層次的開發，切實有（yǒu）效地解（jiě）決一些實際問題。

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