針對生產中防腐污水流量計問題的解決案例分析
點擊次數：2986 發布時間：2021-08-19 08:09:20
污水流量計用于腐蝕性液體的流量測量相當普遍，由于其結構與測量特點，在防腐液體測量領域有著很好的表現，也是防腐流量計選型方案中*常見的儀表類型。但是由于不恰當的安裝與運行條件，會導致防腐型的污水流量計出現故障與損壞。本案例是以在某大型化工集團尿素生產裝置中采用的兩臺污水流量計加以說明。其中一臺是用作測量高壓甲銨泵入口流量測量；另一臺是測量水解廢液流量。實際應用中無論在響應速度上，還是在其它各項特性上都能夠滿足工藝生產的需要，這證明了污水流量計的測量性能和精準度還是非常值得肯定的。不過也出現了一些我們始料不及的問題。自建成投產以后，僅測高壓甲銨泵入口流量的污水流量計就壞了兩臺，另外一臺測水解廢液的污水流量計也曾多次發生過損壞。這些故障的產生，對于生產成本的消耗和維護費用開支上都給公司帶來負擔。
通過對于故障的分析與研究，積極尋找方法，采用相應的手段解決了問題。為幫助同行在遇到同樣的問題時少走彎路，本文針對生產中防腐污水流量計問題的解決的案例給予說明。
污水流量計的工作原理及特點
1、工作原理
污水流量計系統由變送器和轉換器構成，兩者之間通過兩根帶雙層屏蔽的電纜連結，變送器安裝在管道系統上，而轉換器則可安裝在現場或中央室。儀表的測量原理是根據法拉*電磁感應定律：當一導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體的兩端將產生感應電動勢。
此定律應用于導電流體也同樣成立。如果假定磁場強度為B，管道直徑為D，感應電勢為E，則可以證明管道的體積流量為
Qv=D/4×（E/B）
式中的B、D是表中設定的，E是通過變送器測量管道上的一對電極測出的，實際的污水流量計正是根據這一原理工作的。可見污水流量計是測體積流量的儀表，它與流體的溫度、壓力、密度、粘度和電導率等物理性質無關。
2、污水流量計的特點
污水流量計有以下特點：
（1）傳感元件不與測量介質接觸，可用于腐蝕性導電介質流量的測量；
（2）量程范圍寬，同一臺污水流量計的量程比可達1:100；
（3）無壓力損失；
（4）檢測部分無可動部件：
（5）可以測定正、反向流體的流量；
（6）響應速度快。
以上是污水流量計的優點，但它也有一定局限性和不足之處。
（1）被測介質必須是導電的：
（2）由于受測量管襯里材料的限制，一般使用溫度范圍為0~200℃，又因電極是嵌裝在導管上的，使污水流量計的工作壓力也受到一定限制。
（3）污水流量計結構復雜，價格較高。
3、污水流量計的應用
我廠甲銨泵入口流量計FT-09101為德國FISCHER&POTER公司產品，自89年10月投產以來，已經更換了兩塊，*初采用DX1221型，這種污水流量計外殼用不銹鋼，測量管內壁用聚四氟乙烯，轉換器封閉在一個長方體金屬殼內，內部電路板上有一個四位數的數據盤，可作測量值的指示器。變送器與轉換器之間通過兩根電纜連結，變送器安裝在管道上，轉換器固定在旁邊的框架上。這種流量計無論零點還是量程都不能自行調整，只能在指定廠家標定，使用很不方便。該流量計投用運行還未到一年，指示便出現了故障，經檢查發現變送器電路板發生了腐蝕，有幾只晶體三極管管腳已經銹斷，這并沒有引起我們足夠的重視，只是更換了幾只三極管便又重新裝上，這樣修復后該表又運行了幾個月，然后又失去了指示。當我們再次檢查該表時，發現變送器的電路板及七芯電纜已全部腐蝕掉，于是該表報廢。這才引起了我們的警覺，原來因該表安裝的地方離高壓甲銨泵及高壓氨泵太近，停車時排放及平時泄漏的氨和甲銨附帶的氨氣常包繞在該表周圍，致使該表一直工作在腐蝕性環境中，加上我們只注意了該表的耐腐蝕特點，而忽略了該表外在的脆弱性，*終導致了該表的損壞。
吸取教訓后，我們在92年大修中又更換了一塊同型號的儀表，不過這次已對腐蝕問題特別重視，在安裝時，為防止腐蝕性氣體侵入電子室，我們在接線盒蓋邊緣及電纜接頭處全部用硅橡膠密封，并用水電兩用膠帶加以封固，以期達到防腐的目的。該表投用后運行了一年多時間，便再次發生了同樣故障，變送器電路板及電纜又被腐蝕，表又損壞。
再次事故的發生，不得不使我們對腐蝕問題進行仔細的思考，為什么變送器密封那么好還要腐蝕？而與變送器僅半米之遙的轉換器卻安然無恙？經過仔細的觀察，分析，答案終于找到，原來安裝變送器的管道因流速高，一直在不停地輕微震動，密封膠很容易松動而脫落，不停地震動又為氨氣的侵入增加了助動力，而固定在框架上的轉換器，由于沒有震動，各密封口完好，因此沒有腐蝕。
找到了出現故障的原因，自然也就找到了排除故障的措施。在94年的大修中，我們再次更換此表，這次使用的是江蘇久久儀表有限公司的污水流量計，這種污水流量計較前兩種要先進得多，它采用了微處理器技術，在轉換器上有一雙排液晶顯示器，在顯示器下邊有三個按鈕，通過它們可以對流量計的參數進行組態設定，并可翻看流量計的有關參數設置。該表具有比較強的外部通信接口能力，能以模擬和數字方式與其它外設通信，并帶有很強的自診斷功能，參數的輸入及選擇以數據直接輸入及主副菜單選擇方式進行，可方便地進行零點調整和量程設定，操作十分方便。為了保證這塊表能安全運行，我們在吸取前兩次教訓的基礎上又采取了另外一種防腐措施-吹氣防腐法。這種方法的原理是設法使變送器接線盒內純凈氣體壓力增大，致使有害氣體不能侵入接線盒內，從而達到防腐目的。具體方法是在污水流量計變送器的電子室上打兩個小孔，一個進氣，一個排氣，然后接上儀表空氣，讓空氣保持微小流量，則電子室內純凈氣的壓力升高，氣流只能從孔隙由內向外流動，從而阻止了有害氣體的侵入，起到了防腐的作用。該表投入運行后，效果一直很好，在時隔7年的2001年大修中我們曾打開電子室檢查，沒有發現腐蝕現象，可見吹氣防腐確實起到了作用。
為以防萬一，我們還注重了平時的維護，定期更換轉換器及變送器電纜上的絕緣膠帶和密封膠，以防老化引起密封破壞。為了保護液晶顯示器，我們在顯示器加上了一塊遮陽板，以防液晶顯示器長期被日光直射造成可讀能力下降。另有一臺測水解廢液的小口徑流量計FT-09701也曾發生過損壞，這塊表也是FISCH&POTER公司的產品，它是一體化裝置，轉換器與變送器固定在一起由通信電纜遠傳至主控室，其故障現象為測量管襯里鼓包，使渦電流的流線變彎曲，破壞了流體流速的軸對稱性，給測量造成很大的誤差，儀表失靈，引起鼓包的具體原因到底是超溫超壓，還是產品質量問題至今仍不明確。93年大修時，我們又換上了一塊同型號新表，結果又沒運行多長時間便出現了線路板腐蝕現象，95年、98年我們對此表進行了更新，損壞的主要原因也都是線路板腐蝕，98年我們采用吹儀表空氣的方法對此表進行了改進，直到現在此表未出現異常現象運行情況一直良好。
4、結束語
以上我們只是結合我廠的應用情況談了污水流量計的防腐蝕問題，當然防蝕還會有許多更好的方法，這要視條件而定，實際上污水流量計應用中還應考慮到電磁物干擾，震動及其它影響測量準確性的各種因素，應用時，我們既要考慮到它的優點，也要考慮到它的局限性。只有全面地研究分析并排除所有不利因素，才能使污水流量計得以更好地應用。
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污水流量計的工作原理及特點
1、工作原理
污水流量計系統由變送器和轉換器構成，兩者之間通過兩根帶雙層屏蔽的電纜連結，變送器安裝在管道系統上，而轉換器則可安裝在現場或中央室。儀表的測量原理是根據法拉*電磁感應定律：當一導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體的兩端將產生感應電動勢。
此定律應用于導電流體也同樣成立。如果假定磁場強度為B，管道直徑為D，感應電勢為E，則可以證明管道的體積流量為
Qv=D/4×（E/B）
式中的B、D是表中設定的，E是通過變送器測量管道上的一對電極測出的，實際的污水流量計正是根據這一原理工作的。可見污水流量計是測體積流量的儀表，它與流體的溫度、壓力、密度、粘度和電導率等物理性質無關。
2、污水流量計的特點
污水流量計有以下特點：
（1）傳感元件不與測量介質接觸，可用于腐蝕性導電介質流量的測量；
（2）量程范圍寬，同一臺污水流量計的量程比可達1:100；
（3）無壓力損失；
（4）檢測部分無可動部件：
（5）可以測定正、反向流體的流量；
（6）響應速度快。
以上是污水流量計的優點，但它也有一定局限性和不足之處。
（1）被測介質必須是導電的：
（2）由于受測量管襯里材料的限制，一般使用溫度范圍為0~200℃，又因電極是嵌裝在導管上的，使污水流量計的工作壓力也受到一定限制。
（3）污水流量計結構復雜，價格較高。
3、污水流量計的應用
我廠甲銨泵入口流量計FT-09101為德國FISCHER&POTER公司產品，自89年10月投產以來，已經更換了兩塊，*初采用DX1221型，這種污水流量計外殼用不銹鋼，測量管內壁用聚四氟乙烯，轉換器封閉在一個長方體金屬殼內，內部電路板上有一個四位數的數據盤，可作測量值的指示器。變送器與轉換器之間通過兩根電纜連結，變送器安裝在管道上，轉換器固定在旁邊的框架上。這種流量計無論零點還是量程都不能自行調整，只能在指定廠家標定，使用很不方便。該流量計投用運行還未到一年，指示便出現了故障，經檢查發現變送器電路板發生了腐蝕，有幾只晶體三極管管腳已經銹斷，這并沒有引起我們足夠的重視，只是更換了幾只三極管便又重新裝上，這樣修復后該表又運行了幾個月，然后又失去了指示。當我們再次檢查該表時，發現變送器的電路板及七芯電纜已全部腐蝕掉，于是該表報廢。這才引起了我們的警覺，原來因該表安裝的地方離高壓甲銨泵及高壓氨泵太近，停車時排放及平時泄漏的氨和甲銨附帶的氨氣常包繞在該表周圍，致使該表一直工作在腐蝕性環境中，加上我們只注意了該表的耐腐蝕特點，而忽略了該表外在的脆弱性，*終導致了該表的損壞。
吸取教訓后，我們在92年大修中又更換了一塊同型號的儀表，不過這次已對腐蝕問題特別重視，在安裝時，為防止腐蝕性氣體侵入電子室，我們在接線盒蓋邊緣及電纜接頭處全部用硅橡膠密封，并用水電兩用膠帶加以封固，以期達到防腐的目的。該表投用后運行了一年多時間，便再次發生了同樣故障，變送器電路板及電纜又被腐蝕，表又損壞。
再次事故的發生，不得不使我們對腐蝕問題進行仔細的思考，為什么變送器密封那么好還要腐蝕？而與變送器僅半米之遙的轉換器卻安然無恙？經過仔細的觀察，分析，答案終于找到，原來安裝變送器的管道因流速高，一直在不停地輕微震動，密封膠很容易松動而脫落，不停地震動又為氨氣的侵入增加了助動力，而固定在框架上的轉換器，由于沒有震動，各密封口完好，因此沒有腐蝕。
找到了出現故障的原因，自然也就找到了排除故障的措施。在94年的大修中，我們再次更換此表，這次使用的是江蘇久久儀表有限公司的污水流量計，這種污水流量計較前兩種要先進得多，它采用了微處理器技術，在轉換器上有一雙排液晶顯示器，在顯示器下邊有三個按鈕，通過它們可以對流量計的參數進行組態設定，并可翻看流量計的有關參數設置。該表具有比較強的外部通信接口能力，能以模擬和數字方式與其它外設通信，并帶有很強的自診斷功能，參數的輸入及選擇以數據直接輸入及主副菜單選擇方式進行，可方便地進行零點調整和量程設定，操作十分方便。為了保證這塊表能安全運行，我們在吸取前兩次教訓的基礎上又采取了另外一種防腐措施-吹氣防腐法。這種方法的原理是設法使變送器接線盒內純凈氣體壓力增大，致使有害氣體不能侵入接線盒內，從而達到防腐目的。具體方法是在污水流量計變送器的電子室上打兩個小孔，一個進氣，一個排氣，然后接上儀表空氣，讓空氣保持微小流量，則電子室內純凈氣的壓力升高，氣流只能從孔隙由內向外流動，從而阻止了有害氣體的侵入，起到了防腐的作用。該表投入運行后，效果一直很好，在時隔7年的2001年大修中我們曾打開電子室檢查，沒有發現腐蝕現象，可見吹氣防腐確實起到了作用。
為以防萬一，我們還注重了平時的維護，定期更換轉換器及變送器電纜上的絕緣膠帶和密封膠，以防老化引起密封破壞。為了保護液晶顯示器，我們在顯示器加上了一塊遮陽板，以防液晶顯示器長期被日光直射造成可讀能力下降。另有一臺測水解廢液的小口徑流量計FT-09701也曾發生過損壞，這塊表也是FISCH&POTER公司的產品，它是一體化裝置，轉換器與變送器固定在一起由通信電纜遠傳至主控室，其故障現象為測量管襯里鼓包，使渦電流的流線變彎曲，破壞了流體流速的軸對稱性，給測量造成很大的誤差，儀表失靈，引起鼓包的具體原因到底是超溫超壓，還是產品質量問題至今仍不明確。93年大修時，我們又換上了一塊同型號新表，結果又沒運行多長時間便出現了線路板腐蝕現象，95年、98年我們對此表進行了更新，損壞的主要原因也都是線路板腐蝕，98年我們采用吹儀表空氣的方法對此表進行了改進，直到現在此表未出現異常現象運行情況一直良好。
4、結束語
以上我們只是結合我廠的應用情況談了污水流量計的防腐蝕問題，當然防蝕還會有許多更好的方法，這要視條件而定，實際上污水流量計應用中還應考慮到電磁物干擾，震動及其它影響測量準確性的各種因素，應用時，我們既要考慮到它的優點，也要考慮到它的局限性。只有全面地研究分析并排除所有不利因素，才能使污水流量計得以更好地應用。
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