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        電磁流量計

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        電磁流量計在核電廠BOP系統中的應用

        來源:www.housetremont.com作者:發表時間:2018-04-20

         摘 要:根據電磁流量計工作原理與特性,結合核電廠外圍系統維修工作經驗,分析電磁流量計在不同場所、環境下的故障現象,總結此類儀表在應用中的經驗與注意事項。

         
        0 引言
        核電廠 BOP(Balance of Plant,核電站輔助部分)外圍系統儀控設備具有數量龐大、類型繁雜、涉及廠家多等特點。其中,作為導電流體流量、流速測量的常用儀表,電磁流量計在外圍系統中應用廣泛。
         
        1 電磁流量計工作原理
        電磁流量計是利用電磁感應原理制成的流量測量儀表,常用于測量導電液體當前體積流量、累積體積流量與流速,主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、襯里和轉換器等部件組成。作為電磁感應定律的運用實體,電磁流量計運行過程中,當導電的被測介質垂直于磁力線方向流動時,在與介質流動和磁力線都垂直的方向上產生一個感應電動勢,與被測介質的體積流量成正比。變送器輸出的感應電勢是一個微弱的交流信號,其中包含各種干擾成分,且信號內阻變化高達幾萬歐姆。因此在實際工業運用中,要求轉換器是一個高輸入阻抗、且能抑制各種干擾成分的交流毫伏轉換器,將感應電勢轉換成(4~20)mA DC 統一信號,通過電纜、接線傳送至控制機柜端子,再通過 DCS、PLC等控制系統送入上位機,以供顯示、調節、控制與處理。
         
        2 電磁流量計應用特點
        (1)電磁流量計內部無活動部件和阻流體,無壓損、無機械慣性,反應十分靈敏。
        (2)電磁流量計測量管徑范圍大,適用于各種管道與工況。
        (3)電磁流量計具有均勻刻度,且流體的體積流量與介質的溫度、壓力、密度、黏度、流動狀態等因素無關,在用于測量其他導電介質體積流量前用水標定即可(該步驟通常在設備出廠前完成),無需另行修正。
        (4)電磁流量計內部通常可利用涂層或襯里,解決腐蝕性介質流量的測量問題。但過高的溫度會引起管道襯里材料發生膨脹、變形和變質,而**高使用壓力取決于管道強度、電極密封情況及法蘭規格等。一般國產電磁流量計的工作環境中,溫度與壓力控制在120 ℃,1.6 MPa 為宜。在儀表選型時需結合現場實際工況。
        (5)當液體流速過低或分布不均時,電磁流量計通常存在零點漂移和測量偏差大的情況。因此電磁流量計前必須有一個適當長度的直管段,在一定程度上保證流速分布對稱性。如系統運行中發生類似的情況,在排除儀表本體損壞的前提下,應考慮電
        磁流量計安裝位置的合理性。
         
        3 電磁流量計在核電廠 BOP 外圍系統中的常見故障
        3.1 示數波動大
        3.1.1 故障排查
        (1)通過與現場運行人員溝通,確認缺陷發生時并未對上下游管道的其他設備進行操作,工藝流程穩定,無異常情況發生,可排除流量真實驟降的可能。
        (2)根據儀表示數驟降的現象,排查就地與機柜側接線,確認接線全部正常無松動。
        (3)對發生故障的電磁流量計進行絕緣檢查,結果均合格。
        (4)對發生故障的電磁流量計屏蔽線、變送器兩端管道接地情況進行檢查,發現變送器與管道跨接線銹蝕,儀表單獨設置的接地點銹蝕。進行跨接線更換、打磨與接地點打磨后重啟儀表,重啟系統后該故障再未發生。
         
        3.1.2 故障原因分析與預防措施
        電磁流量計信號較弱,在流量較小的情況下輸出僅有幾微伏,外界略有干擾就能影響測量精度。因此,變送器的外殼、屏蔽線、測量導管以及變送器兩端的管道均需接地。并且要求單獨設置接地點,不能連接在電機、電器等公用地線或上下水管道。轉換部分已通過電纜線接地,故無需再行接地,以免因地電位的不同而引入干擾。
         
        故障的發生定位于儀表跨接線與接地線銹蝕,同時需結合儀表安裝位置靠近高電流設備、外部電磁干擾的現狀。在后續的日常維修工作中應特別加強此類情況的巡檢力度,必要時可根據系統實際情況對儀表接地、跨接與絕緣增設預防性維修項目。
         
        3.2 電磁流量計就地與上位機示數不一致
        3.2.1 上位機示數正常,儀表就地示數晃動或為 0
        (1)檢查電磁流量計內部參數設置,與上位機程序組態中相應通道參數設置進行對比,發現兩者存在量程或單位不一致的情況。電磁流量計儀表量程是指流量測量的上限,通常在設備本體均有銘牌標識。新表更換的時候需注意,儀表銘牌上為該儀表可進行測量的上限,但實際現場運用中,可將電磁流量計**大量程設置在任意小于、等于該上限值的位置。當電磁流量計量程需將信號輸送至 DCS 或 PLC 系統時,量程是針對輸出信號的百分比顯示而言的,即量程需與電流輸出和頻率輸出上限值及 100%顯示值相互對應。此時需在儀表本體對量程進行修改,確保與上位機程序該儀表對應通道內的設置一致。此外,由于流量計參數設置中有較多流量單位的選擇,而 L/s,L/min,m 3 /h 等單位均存在數量級差異,因此同樣需與上位機畫面所需指示單位一致。
         
        (2)在儀表拆卸中發現,部分發生讀數晃動的電磁流量計內部電極出現結垢或銹蝕(圖 1)。該部分電磁流量計在工藝系統的位置,造成其管道流體內易混有部分上游化學物質結晶產物。當電極結垢時儀表信號逐漸減小,直至絕緣而造成信號回路開路,流量信號受到屏蔽。
        電磁流量計結垢
        (3)儀表在線檢查時,擰松法蘭接頭螺栓以確認是否確有流體流過,其間發現流體中存在大量氣泡。由于該儀表并未在控制程序中添加報警邏輯,僅在運行人員巡檢中可隨機發現。當液體中含有氣泡時,氣泡擦過電極會形成短暫時間的感應信號為零,這種氣穴現象成為氣泡噪聲。首先需確認電磁流量計安裝位置上游直管段長度是否足夠,結合工藝系統分析氣泡來源,如故障發生頻繁則可考察是否有必要在儀表上游增設排氣閥。此外,如涉及報警聯鎖信號的電磁流量計發生此類氣泡噪聲現象,在滿足儀表示數變化靈敏度要求的前提下,可在流量計本體參數中適當增大阻尼時間參數,對流量的不敏感時間進行調節。
         
        3.2.2 上位機示數正常,儀表就地示數框黑屏
        (1)部分地處室外的電磁流量計出現顯示屏暗淡、示數模糊等情況(圖 2)。電磁流量計使用壽命受所處環境影響很大。地處室外缺乏保護罩的儀表轉化器內部線路板易受化學物質、雨水侵蝕老化。對于惡劣自然環境下的電磁流量計,需注意增設儀表專用保護罩,減緩設備老化速度,延長使用壽命。
        QQ截圖20180420105331.jpg
        (2) 儀表就地示數框黑屏。系統運行中電磁流量計有時存在突然黑屏情況,均屬電源供電異常造成。檢查儀表處電纜是否完好,檢查供電通路是否正常,在均無異常的情況下斷開儀表供電開關并重新打開,觀察電源重啟后儀表屏是否恢復正常。
         
        4 結束語
        核電廠 BOP 系統儀控維修是極具特異性的維修工作。結合現場實際工況,各類儀表均有其特殊的運行特點與故障。在核電廠 BOP 外圍系統電磁流量計維修的過程中,在充分考慮到影響儀表運行的全部因素的情況下,儀控維修人員才能從儀表本體、控制回路與工藝環境等方面入手,排查故障、解決問題。由此延伸,在儀控維修日常工作中,尤其是數量龐大、種類繁雜的外圍儀控設備檢修過程中,只有將儀表安裝位置、工藝系統、自然環境與其他系統的相互影響等因素有機融合,才能**大程度上因地制宜地總結出維修經驗,迅速而準確地定位故障原因,形成集中而有效的日常維護與消缺模式。
         
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