常州鑫旺儀表有限公司
本公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì),金屬管浮子流量計(jì),蒸汽流量計(jì),液位計(jì),溫度計(jì),壓力表
電磁流量計(jì)在核電廠(chǎng)BOP系統(tǒng)中的應(yīng)用
作者:常州鑫旺儀表有限公司
2023-07-03
摘 要：根據(jù)電磁流量計(jì)工作原理與特性，結(jié)合核電廠(chǎng)外圍系統(tǒng)維修工作經(jīng)驗(yàn)，分析電磁流量計(jì)在不同場(chǎng)所、環(huán)境下的故障現(xiàn)象，總結(jié)此類(lèi)儀表在應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)與注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：電磁流量計(jì)；核電廠(chǎng)BOP外圍系統(tǒng)；故障分析
0 引言
核電廠(chǎng)BOP（Balance of Plant，核電站輔助部分）外圍系統(tǒng)儀控設(shè)備具有數(shù)量龐大、類(lèi)型繁雜、涉及廠(chǎng)家多等特點(diǎn)。其中，作為導(dǎo)電流體流量、流速測(cè)量的常用儀表，電磁流量計(jì)在外圍系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
1 電磁流量計(jì)工作原理
電磁流量計(jì)是利用電磁感應(yīng)原理制成的流量測(cè)量?jī)x表，常用于測(cè)量導(dǎo)電液體當(dāng)前體積流量、累積體積流量與流速，主要由磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和轉(zhuǎn)換器等部件組成。
作為電磁感應(yīng)定律的運(yùn)用實(shí)體，電磁流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)電的被測(cè)介質(zhì)垂直于磁力線(xiàn)方向流動(dòng)時(shí)，在與介質(zhì)流動(dòng)和磁力線(xiàn)都垂直的方向上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與被測(cè)介質(zhì)的體積流量成正比。變送器輸出的感應(yīng)電勢(shì)是一個(gè)微弱的交流信號(hào)，其中包含各種干擾成分，且信號(hào)內(nèi)阻變化高達(dá)幾萬(wàn)歐姆。因此在實(shí)際工業(yè)運(yùn)用中，要求轉(zhuǎn)換器是一個(gè)高輸入阻抗、且能抑制各種干擾成分的交流毫伏轉(zhuǎn)換器，將感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)換成（4～20）mA DC 統(tǒng)一信號(hào)，通過(guò)電纜、接線(xiàn)傳送至控制機(jī)柜端子，再通過(guò) DCS、PLC等控制系統(tǒng)送入上位機(jī)，以供顯示、調(diào)節(jié)、控制與處理。
2 電磁流量計(jì)應(yīng)用特點(diǎn)
（1）電磁流量計(jì)內(nèi)部無(wú)活動(dòng)部件和阻流體，無(wú)壓損、無(wú)機(jī)械慣性，反應(yīng)十分靈敏。
（2）電磁流量計(jì)測(cè)量管徑范圍大，適用于各種管道與工況。
（3）電磁流量計(jì)具有均勻刻度，且流體的體積流量與介質(zhì)的溫度、壓力、密度、黏度、流動(dòng)狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)，在用于測(cè)量其他導(dǎo)電介質(zhì)體積流量前用水標(biāo)定即可（該步驟通常在設(shè)備出廠(chǎng)前
完成），無(wú)需另行修正。
（4）電磁流量計(jì)內(nèi)部通?？衫猛繉踊蛞r里，解決腐蝕性介質(zhì)流量的測(cè)量問(wèn)題。但過(guò)高的溫度會(huì)引起管道襯里材料發(fā)生膨脹、變形和變質(zhì)，而*高使用壓力取決于管道強(qiáng)度、電極密封情況及法蘭規(guī)格等。一般國(guó)產(chǎn)電磁流量計(jì)的工作環(huán)境中，溫度與壓力控制在120 ℃，1.6 MPa 為宜。在儀表選型時(shí)需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況。
（5）當(dāng)液體流速過(guò)低或分布不均時(shí)，電磁流量計(jì)通常存在零點(diǎn)漂移和測(cè)量偏差大的情況。因此電磁流量計(jì)前必須有一個(gè)適當(dāng)長(zhǎng)度的直管段，在一定程度上保證流速分布對(duì)稱(chēng)性。如系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生類(lèi)似的情況，在排除儀表本體損壞的前提下，應(yīng)考慮電
磁流量計(jì)安裝位置的合理性。
3 電磁流量計(jì)在核電廠(chǎng) BOP 外圍系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障
3.1 示數(shù)波動(dòng)大
3.1.1 故障排查
（1）通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員溝通，確認(rèn)缺陷發(fā)生時(shí)并未對(duì)上下游管道的其他設(shè)備進(jìn)行操作，工藝流程穩(wěn)定，無(wú)異常情況發(fā)生，
可排除流量真實(shí)驟降的可能。
（2）根據(jù)儀表示數(shù)驟降的現(xiàn)象，排查就地與機(jī)柜側(cè)接線(xiàn)，確認(rèn)接線(xiàn)全部正常無(wú)松動(dòng)。
（3）對(duì)發(fā)生故障的電磁流量計(jì)進(jìn)行絕緣檢查，結(jié)果均合格。
（4）對(duì)發(fā)生故障的電磁流量計(jì)屏蔽線(xiàn)、變送器兩端管道接地情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)變送器與管道跨接線(xiàn)銹蝕，儀表單獨(dú)設(shè)置的
接地點(diǎn)銹蝕。進(jìn)行跨接線(xiàn)更換、打磨與接地點(diǎn)打磨后重啟儀表，重啟系統(tǒng)后該故障再未發(fā)生。
3.1.2 故障原因分析與預(yù)防措施
電磁流量計(jì)信號(hào)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(cè)量精度。因此，變送器的外殼、屏蔽線(xiàn)、測(cè)量導(dǎo)管以及變送器兩端的管道均需接地。并且要求單獨(dú)設(shè)置接地點(diǎn)，不能連接在電機(jī)、電器等公用地線(xiàn)或上下水管道。轉(zhuǎn)換部分已通過(guò)電纜線(xiàn)接地，故無(wú)需再行接地，以免因地電位的不同而引入干擾。
故障的發(fā)生定位于儀表跨接線(xiàn)與接地線(xiàn)銹蝕，同時(shí)需結(jié)合儀表安裝位置靠近高電流設(shè)備、外部電磁干擾的現(xiàn)狀。在后續(xù)的日常維修工作中應(yīng)特別加強(qiáng)此類(lèi)情況的巡檢力度，必要時(shí)可根
據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況對(duì)儀表接地、跨接與絕緣增設(shè)預(yù)防性維修項(xiàng)目。 3.2 電磁流量計(jì)就地與上位機(jī)示數(shù)不一致
3.2.1 上位機(jī)示數(shù)正常，儀表就地示數(shù)晃動(dòng)或?yàn)?0
（1）檢查電磁流量計(jì)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置，與上位機(jī)程序組態(tài)中相應(yīng)通道參數(shù)設(shè)置進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者存在量程或單位不一致的
情況。電磁流量計(jì)儀表量程是指流量測(cè)量的上限，通常在設(shè)備本體均有銘牌標(biāo)識(shí)。新表更換的時(shí)候需注意，儀表銘牌上為該儀表可進(jìn)行測(cè)量的上限，但實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中，可將電磁流量計(jì)*大量程設(shè)置在任意小于、等于該上限值的位置。當(dāng)電磁流量計(jì)量程需將信號(hào)輸送至 DCS 或 PLC 系統(tǒng)時(shí)，量程是針對(duì)輸出信號(hào)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(duì)應(yīng)。此時(shí)需在儀表本體對(duì)量程進(jìn)行修改，確保與上位機(jī)程序該儀表對(duì)應(yīng)通道內(nèi)的設(shè)置一致。此外，由于流量計(jì)參數(shù)設(shè)置中有較多流量單位的選擇，而 L/s，L/min，m3/h 等單位均存在數(shù)量級(jí)差異，因此同樣需與上位機(jī)畫(huà)面所需指示單位一致。
2）在儀表拆卸中發(fā)現(xiàn)，部分發(fā)生讀數(shù)晃動(dòng)的電磁流量計(jì)內(nèi)部電極出現(xiàn)結(jié)垢或銹蝕（圖 1）。該部分電磁流量計(jì)在工藝系統(tǒng)
的位置，造成其管道流體內(nèi)易混有部分上游化學(xué)物質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)物。當(dāng)電極結(jié)垢時(shí)儀表信號(hào)逐漸減小，直至絕緣而造成信號(hào)回路開(kāi)
路，流量信號(hào)受到屏蔽。
（3）儀表在線(xiàn)檢查時(shí)，擰松法蘭接頭螺栓以確認(rèn)是否確有流體流過(guò)，其間發(fā)現(xiàn)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(bào)警邏輯，僅在運(yùn)行人員巡檢中可隨機(jī)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)液體中含有氣泡時(shí)，氣泡擦過(guò)電極會(huì)形成短暫時(shí)間的感應(yīng)信號(hào)為零，這種氣穴現(xiàn)象成為氣泡噪聲。首先需確認(rèn)電磁流量計(jì)安裝位置上游直管段長(zhǎng)度是否足夠，結(jié)合工藝系統(tǒng)分析氣泡來(lái)源，如故障發(fā)生頻繁則可考察是否有必要在儀表上游增設(shè)排氣閥。此外，如涉及報(bào)警聯(lián)鎖信號(hào)的電磁流量計(jì)發(fā)生此類(lèi)氣泡
噪聲現(xiàn)象，在滿(mǎn)足儀表示數(shù)
變化靈敏度要求的前提下， 圖 1 電磁流量計(jì)結(jié)垢可在流量計(jì)本體參數(shù)中適當(dāng)增大阻尼時(shí)間參數(shù)，對(duì)流量的不敏感時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.2.2 上位機(jī)示數(shù)正常，儀表就地示數(shù)框黑屏
（1）部分地處室外的電磁流量計(jì)出現(xiàn)顯示屏暗淡、示數(shù)模糊等情況。電磁流量計(jì)使用壽命受所處環(huán)境影響很大。地處室外缺乏保護(hù)罩的儀表轉(zhuǎn)化器內(nèi)部線(xiàn)路板易受化學(xué)物質(zhì)、雨水侵蝕老化。對(duì)于惡劣自然環(huán)境下的電磁流量計(jì)，需注意增設(shè)儀表專(zhuān)用保護(hù)罩，減緩設(shè)備老化速度，延長(zhǎng)使用壽命。
(2)儀表就地示數(shù)框黑屏。系統(tǒng)運(yùn)行中電磁流量計(jì)有時(shí)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(wú)異常的情況下斷開(kāi)儀表供電開(kāi)關(guān)并重新打開(kāi)，觀(guān)察電源重啟后儀表屏是否恢復(fù)正常。
4 結(jié)束語(yǔ)
核電廠(chǎng)BOP系統(tǒng)儀控維修是極具特異性的維修工作。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，各類(lèi)儀表均有其特殊的運(yùn)行特點(diǎn)與故障。在核電廠(chǎng)BOP外圍系統(tǒng)電磁流量計(jì)維修的過(guò)程中，在充分考慮到影響儀表運(yùn)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(huán)境等方面入手，排查故障、解決問(wèn)題。
由此延伸，在儀控維修日常工作中，尤其是數(shù)量龐大、種類(lèi)繁雜的外圍儀控設(shè)備檢修過(guò)程中，只有將電磁流量計(jì)安裝位置、工藝系統(tǒng)、自然環(huán)境與其他系統(tǒng)的相互影響等因素有機(jī)融合，才能*大程度上因地制宜地總結(jié)出維修經(jīng)驗(yàn)，迅速而準(zhǔn)確地定位故障原因，形成集中而有效的日常維護(hù)與消缺模式。
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☆ 產(chǎn)品在用戶(hù)使用過(guò)程中，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，在接到用戶(hù)通知后，24小時(shí)內(nèi)給予書(shū)面答復(fù)或派服務(wù)人員直接趕到用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，并堅(jiān)持做到故障不排除服務(wù)人員不撤離現(xiàn)場(chǎng)。
☆ 設(shè)備安裝調(diào)試完畢，驗(yàn)收合格后，由供方技術(shù)人員對(duì)用戶(hù)設(shè)備操作及維護(hù)人員進(jìn)行一周以上的技術(shù)培訓(xùn)及使用維修保養(yǎng)培訓(xùn)。
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