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摘要:電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量流量的電子儀表。它的輸出信號(hào)和被測(cè)流量具有線性、精度較高的特點(diǎn)，可測(cè)量電導(dǎo)率不小于5pus.cm-1的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體、泥漿、礦漿以及紙漿等流體流量的特地。因其測(cè)量的特點(diǎn)，電磁流量計(jì)在地浸采鈾工藝生產(chǎn)過程中得到了廣泛應(yīng)用，但是在使用過程中電磁流量計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障影響其正常工作。通過檢測(cè)電磁流量計(jì)的各組成部件和電路板，分析電磁流量計(jì)常見故障，提出了相應(yīng)的解決措施，可以有效排除電磁流量計(jì)的故障，降低電磁流量計(jì)的故障率。
　　地浸技術(shù)是集采、選、治于一體的采鈾新工藝，主要由井場(chǎng)工藝和水冶工藝兩部分組成。井場(chǎng)工藝的核心是將地下的含鈾液體通過潛水泵輸出到地面。水冶工藝的核心是將井場(chǎng)輸出的液體進(jìn)行相關(guān)工藝處理，最終得到所需的產(chǎn)品。由上述工藝特點(diǎn)可知，地浸采鈾工藝實(shí)施載體均為液體。因此，鑒于液體流量的測(cè)量需求，電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于地浸采鈾礦山。以通遼某礦山為例，建設(shè)完畢后僅監(jiān)測(cè)液體量的電磁流量計(jì)達(dá)到數(shù)千臺(tái)。因其工作環(huán)境和測(cè)量液體的差異，各種故障現(xiàn)象均有出現(xiàn)，主要故障現(xiàn)象為流量異常、顯示屏黑屏、白屏以及閃屏等現(xiàn)象。若出現(xiàn)上述現(xiàn)象，電磁流量計(jì)將無(wú)法保障生產(chǎn)流量計(jì)量工作順利完成，因.此對(duì)于電磁流量計(jì)故障的分析及排除尤為重要。
1電磁流量計(jì)的相關(guān)概述.
　　當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作為切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體運(yùn)行方向相互垂直的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與運(yùn)動(dòng)速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。此定律是法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)的，故稱為法.拉第電磁感應(yīng)定律。
　　電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表。
1.1電磁流量計(jì)的基本組成
　　電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律的原理來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，主要由電磁流量計(jì)傳感器和電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器兩部分組成，并與顯示、計(jì)算、調(diào)節(jié)儀表和485通信相互連接，共同構(gòu)成流體流量的測(cè)量系統(tǒng)"。
1.2電磁流量計(jì)工作原理
　　電磁流量計(jì)傳感器根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在測(cè)量管軸線和磁場(chǎng)磁力線相互垂直的管壁上安裝一對(duì)檢測(cè)電極。當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管與交變磁場(chǎng)中的磁力線呈垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。此感應(yīng)電勢(shì)由測(cè)量管上兩個(gè)檢測(cè)電極檢出。電磁流量計(jì)傳感器工作原理如圖1所示。
 
　　電磁流量計(jì)傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào)傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大、變換濾波等信號(hào)處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。
1.3電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)組成
　　電磁流量計(jì)可分為分體式和一體式兩種形式的外部結(jié)構(gòu)口。因工藝需求，一體式流量計(jì)在地浸方面應(yīng)用較為廣泛，所以本次主要介紹一體式流量計(jì)轉(zhuǎn)換器與傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。電磁流量計(jì)傳感器主要由法蘭、絕緣里襯、電極、測(cè)量管、勵(lì)磁線圈及外殼組成。電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器主要由端子排、顯示屏、開關(guān)電源板及信號(hào)轉(zhuǎn)換板組成。電磁流量計(jì)利用電極與流體構(gòu)成一個(gè)回路來(lái)測(cè)量回路中產(chǎn)生的電參數(shù)。由圖1可知，電磁線圈在直徑為D、橫截面積為A的管道中產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)。當(dāng)有流體經(jīng)過時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U，測(cè)量電極接收電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。它的流量計(jì)算公式為
 
2電磁流量計(jì)故障分析及對(duì)應(yīng)措施
　　電磁流量計(jì)應(yīng)用廣泛，但是在使用過程中有很多因素會(huì)影響其測(cè)量結(jié)果。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致電磁流量計(jì)產(chǎn)生故障的原因可主要分為液體中含有固相雜質(zhì)和4~20mA輸出異常兩種。
2.1電磁流量計(jì)顯示流量異常分析及解決措施
2.1.1電磁流量異常分析
　　由電磁流量計(jì)工作原理可知，電磁流量計(jì)顯示異.常的原因可能如下:①流經(jīng)感應(yīng)器的被測(cè)量液體存在氣泡，導(dǎo)致切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)異常;②轉(zhuǎn)換器.開關(guān)電源板產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生異常，導(dǎo)致被測(cè)液體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)異常;③轉(zhuǎn)換器內(nèi)處理感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)轉(zhuǎn)換板發(fā)生故障，導(dǎo)致顯示流量異常。
2.1.2解決措施
　　由分析可知，技術(shù)人員應(yīng)檢查電磁流量計(jì)流經(jīng)的液體、轉(zhuǎn)換器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路板以及開關(guān)電源板，具體檢查方法如下。
(1)流經(jīng)液體檢查。檢查電磁流量計(jì)傳感器安裝位置，根據(jù)液體流動(dòng)原理判斷其是否滿足滿管要求;關(guān)閉控制液體流動(dòng)閥門，檢查其顯示示數(shù)是否歸零。
(2)電磁流量計(jì)組成部分檢查。①將轉(zhuǎn)換器拆除并帶電測(cè)量，磁場(chǎng)輸出線路是否輸出直流±5V的脈沖電源。脈沖電壓示意圖，如圖2所示。②使用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)源檢測(cè)轉(zhuǎn)換器信號(hào)板運(yùn)行是否正常。③使用萬(wàn)用表及500MΩ搖表檢測(cè)傳感器。一方面，檢測(cè)測(cè)量管電極的通斷。使用萬(wàn)用表紅色表筆與信號(hào)線中紅白兩根相連，黑表筆與測(cè)量管內(nèi)電極相連(使用輔助工具接觸流量計(jì)電極)，發(fā)出蜂鳴聲為正常。另一方面，檢測(cè)電極對(duì)地絕緣(使用500MΩ搖表)。使用搖表黑色接頭連接信號(hào)線中的紅白兩線，紅色接頭連接接地環(huán)，測(cè)量值應(yīng)在200MΩ以上(舊測(cè)量電阻值應(yīng)在20MΩ以上)，測(cè)量時(shí)需要?jiǎng)蛩贀u動(dòng)搖表手柄。④測(cè)量勵(lì)磁線圈電阻，使用萬(wàn)用表200Ω檔位紅黑表筆分別接入勵(lì)磁線的兩端，檢測(cè)阻值30~60Ω，屬于正常范圍。⑤檢測(cè),勵(lì)磁線圈與電極的電阻(使用500MΩ搖表)，使用搖表紅色線電極--側(cè)對(duì)地線，使用搖表黑色線勵(lì)磁線圈的信號(hào)線。檢測(cè)阻值應(yīng)在200MΩ以上(新測(cè)量管)，對(duì)于使用過的測(cè)量管不能小于20MΩ。
 
　　經(jīng)過上述檢測(cè)，若所有數(shù)值均滿足要求，則儀表正常。通過以上的檢查過程將所發(fā)現(xiàn)的問題逐一排除，可以有效解決顯示異常的問題。
2.2電磁流量計(jì)顯示屏幕異常分析及解決措施
2.2.1顯示屏幕異常分析
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的使用情況，每次10kV電網(wǎng)出現(xiàn)異常停送電后，顯示屏幕均會(huì)異常。異常的主要現(xiàn)象為顯示屏不亮、白屏、閃屏，其中顯示屏不亮所占比例達(dá)95%以上，白屏與閃屏情況較少。本次主要分析顯示屏不亮的現(xiàn)象。由電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)可知，顯示屏不亮的主要原因在于轉(zhuǎn)換器供電電源板出現(xiàn)異常。通過反復(fù)檢測(cè)電磁流量計(jì)電源板，發(fā)現(xiàn)電源板發(fā)生故障的主要原因在于一個(gè)濾波電容(規(guī)格為100μF、25V)損壞。轉(zhuǎn)換器電源板的具體詳情見圖3。
 
　　檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，此電容損壞的主要現(xiàn)象為電容.鼓包。故障電容對(duì)比圖，如圖4所示。
 
　　研究發(fā)現(xiàn)，造成電容鼓包的直接原因是電解電容中電解液溫度過高，超過電容所承受的溫度。普通電源采用液態(tài)電解電容，高溫時(shí)電容內(nèi)的液體氣化導(dǎo)致電容外殼承受的壓力增加而產(chǎn)生鼓包。造成電容溫度升高的主要原因在于工作環(huán)境溫度與電路板電源工作狀態(tài)。
　　發(fā)生故障的電磁流量計(jì)基本都集中在控制室。由于控制室全年處于運(yùn)行狀態(tài)，管道內(nèi)的流動(dòng)水可以保證控制室內(nèi)溫度不會(huì)過高，因此可以排除工作環(huán)境溫度過高的情況。
　　通過分析轉(zhuǎn)換器電源板的結(jié)構(gòu)和查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，該供電電源板屬于開關(guān)電源的一種，而開關(guān)電源是對(duì)交流電壓進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓后得到想要的電壓。但是，此過程中因?yàn)V波不凈會(huì)導(dǎo)致在直流電源中摻雜一部分交流成分而產(chǎn)生波紋電壓6-1。波紋電壓的存在可能會(huì)導(dǎo)致波紋電流出現(xiàn)。電容壽命指標(biāo)中有個(gè)參數(shù)叫做額定紋波電流。運(yùn)行過程中，一旦波紋電流超過額定電容，電容內(nèi)部的溫度就會(huì)升高，導(dǎo)致電解液氣化。一旦電解液氣化,其內(nèi)部壓力將增加，會(huì)導(dǎo)致電容鼓包。
2.2.2解決措施
　　波紋電壓是無(wú)法消除的，只能抑制紋波電壓使其在電子元器件允許的范圍內(nèi)。通常的做法:①加大濾波電路中的電容容量;②采用電感電容(InductanceCapacit-ance,LC)(無(wú)源)濾波電路、多級(jí)濾波電路;③以線性電源代替開關(guān)電源;④合理布線即改變電源板布線格局.
　　結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，電磁流量計(jì)的電路板已經(jīng)固定，不能整體更換或者改變布線格局。唯一的方法是改變電容容量，提高額定波紋電流，防止再次出現(xiàn)上述現(xiàn)象。因此，將原有規(guī)格為100μF、25V的電容更換為規(guī)格為120μF、25V的電容進(jìn)行模擬停送電實(shí)驗(yàn)。
　　采用無(wú)限循環(huán)定時(shí)開關(guān)模塊，對(duì)更換后更大容量的電容進(jìn)行連續(xù)通斷電實(shí)驗(yàn)。根據(jù)對(duì)流量計(jì)開機(jī)時(shí)間的計(jì)量發(fā)現(xiàn)，完全進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)需要20s，因此設(shè)置通電時(shí)間為20s。循環(huán)通斷電示意圖如圖5所示。
 
　　一臺(tái)負(fù)載不同循環(huán)周期停送電的實(shí)試驗(yàn)情況，如表1所示。兩臺(tái)負(fù)載不同循環(huán)周期停送電試驗(yàn)情況，如表2所示。25s循環(huán)周期不同數(shù)量負(fù)載停送電試驗(yàn)情況，如表3所示。
 
 
　　由試驗(yàn)結(jié)果可知，更換較大容量的電容在試驗(yàn)階段可取得較好的效果，但是相關(guān)人員需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn).步驗(yàn)證容量是否符合現(xiàn)場(chǎng)要求。
3結(jié)語(yǔ)
　　文章分析了電磁流量計(jì)常見故障，采取了相關(guān)的解決措施，可以有效排除電磁流量計(jì)故障。研究證明，只有深入剖析電磁流量計(jì)的工作原理，才有可能找到問題的關(guān)鍵。

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