电磁流量计在线检查和验证

电磁流量计在线检查和验证

蔡武昌教授

关键字：电磁流量计 流量校准 在线检查 仪器仪表

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本文就国内外现场非实流流量校准的检查方法、实践经验、专用仪器开发、现场校准规范制订等动向作扼要论述。

一 前言

电磁流量计广泛应用于流程工业和公用事业，按要求测量仪表须在受控状态下运行和定期检定。流量仪表流量值的检查方法通常有离线和现场在线检查两种。因这两种方法都有缺陷，实践中广大用户探索出若干在现场间接检查方法，验证或评估电磁流量计流量测量值是否已超过原始校准精确度等级范围，为继续使用或需进一步检查提供依据。

二 在线检查的现状

现在尚缺乏对电磁流量计在线检查的全面了解，仅见到几家日本企业近年发表的实施非实流在线检查的报导；另外，上海地区几年前已开始探索和制订“在线检验方法”等。

1. 化学工业

电磁流量计在化学工业中应用以流量控制为主，所测流体以酸、碱性液和浆液居多，多具有腐蚀性和磨耗性。电磁流量计实际应用中发生故障和失效，多是由于腐蚀泄漏、绝缘下降、电极沾污或附着异物等引起的。

电磁流量计传统的定期维护检查是将流量传感器卸下管线清扫和检查，然后实施流量校准。为减少流量传感器从管道上卸装损伤衬里，先在管线上测量绝缘电阻等推断有无异常现象，再决定下一步是否卸下管线检查或实流流量校准。三菱化学(株)3种检查方式所占比重是：(1)只作在线检查占35%；(2)卸下管线作接液部位清扫后检查占22%；(3)离线作实流校准占43%。

2. 水务业

(1)(日)东京都水道局

东京都水道局对电磁流量计每年做一次全面检查，检查内容为：外观检查，转换器特性试验，测量值校准，测量各部电压，测量绝缘电阻，确认电路。仪表检查调整时因零点漂移，调整零点显得十分重要，而“在线调零”必须使被测介质停止流动，却不易办到。因此在现场只能省略包含有传感器运作的检查，仅实

施转换器的校准。将本次检查结果和历史数据比较确定仪表是继续使用、修补还是更新。传感器按所测励磁线圈绝缘电阻劣化程度决定更新与否。

(2)上海自来水公司和原水公司

上世纪90年代以来，上海自来水公司和原水公司开始摸索在线检查和验证有无异常现象的方法。无停役可能的管线分别检查流量传感器和转换器，用模拟信号器和其他通用仪表测试转换器，具有较高的校准精确度(取决于模拟信号器精确度)，其方法与离线检查相同。传感器检查则以测试电极接液电阻，检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻和铜电阻，以及检查转换器输出的励磁电流，核对磁场强度等间接方法。有停役条件的管线，还可从预设在传感器附近入孔进入，检查电级和衬里污秽/沉积状况并清洗。

三 现场检查内容

现场在线检查电磁流量计内容如表1所示。除零点检查外，均是将流量传感器、转换器和连接电缆3部分分开进行。

1. 整机的零点检查(序号1)

本检查要求流量传感器测量管充满液体且无流动，但这在许多现场无法办到。不具备条件时只能放弃整机的零点检查和调整，转而只对转换器作单独的零点检查和调整。必须在传感器检查完毕后，且保证传感器励磁回路和信号回路的绝缘电阻正常(均包含电缆)的前提下才有意义，否则整机就不能正常运行。通常转换器单独零点为负值，数值也很小，如果绝对值大于满量程的5%，就需要先

做检查，待确认原因后再作调整。通常情况下电磁流量计整机的零点和转换器单独的零点差异值小于1%。大于5%的零点有许多情况是用户在管道阀门关闭不良情况下不正确调零所致。

2. 连接电缆检查(序号2)

本检查方法与离线检查相同，检查信号线与励磁线各芯导通和绝缘电阻，检查各屏蔽层接地是否完好。

3. 转换器检查(序号3、4)

本检查方法与离线检查亦相同。在现场或仪表室用通用仪表以及流量计型号相匹配的模拟信号器代替传感器提供流量信号进行调零和校准。校准包括零点检查和调整、设定值检查、励磁电流测量、电流/频率输出检查等。有些检查项目要与记录在案的上一次检查值(或出厂值)进行比较，看是否有变化或变化是否超过了容许范围。

4. 流量传感器检查(序号5～11)

通过对励磁线圈的检查和检查转换器所测得的励磁电流，间接评价磁场强度是否变化；测量电极接液电阻，评估电极表面受污秽和衬里附着层状况；检查各部位绝缘电阻以判断零件劣化程度，估计是否会由此引入干扰。若能停役，则可观察和测量电极和衬里附着层厚度，估算清洗附着层前后因流动面积变化引入的流量值变化。

(1)测量励磁线圈铜电阻

用高精确度数字万用表或惠斯登电桥测量线圈电阻，必要时作温度系数修正后与仪表档案值比较。确认线圈是否导通良好和无匝间短路现象。

(2)检查励磁线圈绝缘电阻

励磁线圈及其接线端子受潮后励磁回路对地绝缘下降，很可能把励磁信号引入流量信号传输电路，使电极加上一个较大的绝缘电阻和信号电阻对励磁电压的分压，形成较大的共模干扰信号。当这一干扰信号超过转换器前置放大器的抑止能力，就会使转换器零点漂移。绝缘电阻下降不十分严重时，这一现象在仪表运行时还不易察觉。除IP68无接线端子盒外，实践中由于疏忽，接线端子盒未密封进入潮气，端子绝缘电阻下降到5～6MΩ以下时易造成故障。吹干端子，通常故障就可消除。

(3)检查电极接液电阻

流量传感器的电极接液电阻应在新装仪表调试好后立即测量，并记录在案。以后每维护一次测量一次，分析比较这些数据有助于判断仪表故障原因。

电极与液体接触电阻值取决于接触表面的被测液体电导率。不同介质所测电阻值有明显区别。电极接液电阻可用指针式万用表在测量管充满液体时分别测量每个电极端子与地间的电阻。经验表明分别测量两电极的接触电阻值之差应小于10%～20%，否则表明有故障。

测出的电极接液电阻与原测量值比较，若不一致，可能有以下3种不同趋向：(a)两电极绝缘性附着层覆盖不一致，或某一电极信号回路绝缘电阻下降；(b)电阻值增加，原因是电极表面被绝缘层覆盖；(c)电阻值减少，原因是电极附近衬里表面附着导电沉积层，或电极装配(如绝缘套圈)绝缘下降。有时候虽然呈现以上现象，但未形成故障，则可作为预测产生故障的前兆，应预先采取有关措施。

用指针式万用表测量电极接液电阻时应注意：

(a)电阻值应在测棒接触端子的瞬间读取指针偏转最大值，测量值应以最初一次为准。如重新测量因极化作用所测各值是不一致的。

(b)测两电极阻值时，接地端测棒极性必须相同，即固定用电表同一根测棒接电极，另一测棒始终接地。

(c)要比较定期检查前后两测量值时，必须用同一型万用表，并用同一量程，常用1.5V电池工作范围档，如“×1kΩ”档。

用万用表测量电极接触电阻只是确定大体的值。准确测量必须用数字电桥或交流电桥(如Kohlraush电桥等)。

(d)测量电极/液体间极化电压

测量此电压将有助于判断电极是否被污秽或覆盖，由此可能形成零点不稳或输出晃动的故障。

用数字式万用表2V直流档分别测两电极与地之间的极化电压(电磁流量计可以不停电测，也可停电测)。极化电压大小决定于电极材料的电极电位和液体性质，测量值可能在几毫伏至几百毫伏之间。若运行中电极附着金属粉末则会改变极化电位；金属粉末交替地附着/脱离电极还会使输出不稳。表2所示是海水中几种金属的自然电位。

(e)检查信号电路绝缘和励磁电路/信号电路之间绝缘

检查的目的也是评估是否因绝缘下降而引入干扰。检查信号电路时，信号线要临时与电极脱开。发生绝缘下降的原因很多，如接线盒未密封进入潮气以及IP68防护型传感器的电缆割断再接续时未做好防潮处理等所致。

(f)检查电极绝缘电阻和衬里状况

这种检查对于小口径仪表只能卸下管线，对于大口径仪表则放空积液(水)后，可从入孔进入管道观察。擦干衬里内表面，用500VDC兆欧表分别测试两电极对地绝缘电阻。若衬里有附着层必须清除，按积层厚度选定今后清洗间隔周期。若附着层电导率与液体相同且不厚，可忽略不计面积变化附加误差；若附着电导率小于液体将产生正向附加误差；反之则产生负向附加误差。

一般要求电极绝缘电阻大于100MΩ，大部分绝缘下降原因是电极、衬套等受外界浸水受潮等所致，有时候用热吹风排除潮气即可恢复。若绝缘破坏(如腐蚀液从密封处侵入)，只能调换传感器，返制造厂修理。

四 在线检查的发展动向

1. 制订在线检查的规范文件

上海地区自来水公司和原水公司在电磁流量计制造厂配合下，探索并积累了300余台大口径电磁流量计检查经验，并于1997～1998年间起草了《大口径电磁流量仪在线校验方法》，在上海市公用事业管理局所属企业试行。现在上海水务局正在此文件的基础上制订《电磁流量仪在线校验规范》地方行业性标准。

2. 开发在线检验的专用仪器

上世纪90年代中期开始，世界著名电磁流量计制造厂，相继开发专用检验仪器。例如，ABB Kent于1996～1997年间首先为水公用事业开发了CalMaster检验器；Krohne于2002年11月向水行业市场推出MagCheck仪器(电磁流量计测试和检验仪器)。这类专用仪器的应用场所现在已从水行业扩展到化工等流程工业。

专用检验仪器要和便携式PC机配合使用，在现场或仪表室将专用仪器的一端接到电磁流量转换器，另一端接上PC机，完成测试和检验。

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