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艾默生質量流量計常見故障排除方法

作者:江蘇創輝自動化儀表有限公司
艾默生質量流量計以對質量的直接測量,不受流體特性參數的影響;以測量流體的在線密度,不需通過其他技術進行周期性采樣而得到廣泛應用。在應用中,這種質量流量計表現為計量準確度高、可靠性強、維護量小的優點,但在長期使用中也難免發生一些故障。我們在長期地校驗、維護過程中積累了一些經驗,在此與大家討論和交流。
 
一、常見故障的檢查、排除方法
(一)校對質量流量計傳感器與流量變送器之間的電纜
認真校對質量流量計傳感器與流量變送器之間電纜的通斷。對于質量流量計九芯專用電纜,尤其注意檢查棕和紅、綠和白、藍和灰、橙、黃和紫各線對之間的屏敲是否與各種顏色導線短路。對于斷路、短路的電纜及時更換。
(二)檢查傳感器、流量變送器的接線
對于采用九芯電纜連接的傳感器、流量變送器,在傳感器一端,應齊根剪掉棕和紅、綠和白、藍和灰、橙、黃和紫各線對之間的屏敲線;在流量變送器一端,應把上述各線對之間的四根屏蔽線較合在一起,套上黑色塑料管,作為黑色導線,與要求接黑色導線的端子相連。對于早期艾默生質量流量計九芯專用電纜,沒有黃色導線,則橙和紫之間的屏蔽線套上黃色塑料管,作為黃色導線;在傳感器一端,應齊根剪掉棕和紅、綠和白、藍和灰線對之間的屏蔽線;在流量變送器一端,應把上述各線對之間的三根屏蔽線絞合在一起,套上黑色塑料管,與要求接黑色導線的端子相連。注意保證傳感器、流量變送器處的接線牢固,避免黑色、黃色塑料管內的屏蔽線與流量變送器外殼或其它接線端子接觸,還需確保傳感器接線盒內干燥。
(三)檢查流量計的阻值
切斷流量變送器的供電,如果是CMF400或D600型傳感器,還需切斷傳感器的供電,用萬用表測量流量變送器接線端子線對之間的電阻值(見表1)。
溫度傳感器和導線長度補償器的阻值是溫度每增加1℃,阻值增加0.386750。溫度每變化100℃,額定阻值將變化40%。確定線圈開路或短路比上面提到的額定阻值輕微變化更重要。右檢測線圈的阻值應與左檢測線圈的阻值保持一致,***多不超過10%。額定阻值取決于傳感器型號和生產日期。如果測得電路短路或開路,則在傳感器接線盒處再次測量電路,如仍短路或開路,則證明傳感器損壞。對于CMF400、D600型傳感器,因對傳感器供電,所以在外部無法量出棕和紅之間驅動線圈的阻值,須在傳感器供電接線盒內,拆除變壓器后,在前置放大器之前測量棕和紅線對之間驅動線圈的阻值。
(四)流量變送器的通訊
當選擇HART手操器與流量變送器通訊時,手操器應與HART通訊接口相連,或與Bel1202(支持HART協議)接線端子相連。當選擇 Prolink軟件與流量變送器通訊時, Prolink Pc.接口適配器上有Bell202和RS(485(支持 Modbus 1協議)兩個物理層可供選擇,根據選擇的不同物理層,與流量變送器不同的接線端子相連(詳見表2)。無論何種通訊方式,需要ZUI低電路電阻250Q,并且總電路電阻不能超過1000Ω對于Bel202物理層,一級毫安輸出須設置成4~20mA模式。Bel202物理層不能在一級毫安輸出組態為0~20mA時工作。
如流量變送器的初級毫安輸出與帶有內部電阻器的DCS或PIC相連,很有可能造成通訊電路電阻大于1000Ω,致使與流量變送器的通訊失敗。對于這種情況,通訊時需暫時拆除初級毫安輸出接線,通訊查看參數設置后,再恢復初級毫安輸出接線。
對于輪詢地址被設定為1-15的流量變送器,要利用HART手操器實現通訊,必須對手操器“輪詢地址”項進行適當組態。否則,HART手操器只能對地址為0的流量變送器實現通訊,對地址為1~15的流量變送器將不能實現通訊。組態方法為:HART手操器脫機狀態下,在Utility(應用)菜單中,選擇Configure Communic(組態通訊)子菜單,然后選擇 Polling(輪詢)子菜單;在輪詢子菜單中,選擇“ AlwaysPolling”"(總是輪詢)。這樣設置后,對地址為0~15的流量變送器都能實現通訊。
(五)檢查流量變送器的參數設
與流量變送器實現通訊后,即可査看和修改流量變送器內各項參數的設置。
1.流量單位
質量流量單位建議組態為噸每小時或千克每小時,體積流量單位建議組態為立方米每小時,以免過小的單位造成瞬時流量不穩定、零漂。
2.流量標定系數
流量標定系數應與傳感器銘牌或法定計量檢定機構檢定證書上的流量標定系數一致。注意,不同型號傳感器之間的流量標定系數相差很大。如配套檢定的傳感器與變送器沒有配套使用,必須對不配套的變送器內的參數進行全面組態,使之與原來配套的變送器內的參數一致。否則會引起測量不準確;或者傳感器錯誤,導致不能進行測量。
3.密度系數
密度系數必須與傳感器銘牌上的密度系數相同,以保證流量變送器顯示準確的密度。
4.流量方向
傳感器集流管的外殼上標有箭頭指示傳感器方向。我們定義箭頭指示方向為正向。建議對于單向輸送流體的傳感器,安裝時應使傳感器的流體流動方向與箭頭指示方向相同,組態流量變送器內的流量方向為正向。如此設置,流量變送器內積算器顯示的累積流量、流量變送器的電流和頻率輸出都隨著流量增加而增加。
對于在實際應用中,一段時間內需要正向輸送流體,一段時間內又需反向輸送流體的質量流量計,建議流量變送器內的流量方向組態為雙向。如此設置,當流過傳感器的流體為正向時,流量變送器內積算器顯示的累積流量將增加;當流過傳感器的流體為反向時,流量變送器內積算器顯示的累積流量將減小。不論流過傳感器的流體流動方向如何,流量變送器的電流和頻率輸出隨著流量增加而增加;組態成4-20mA模擬輸出的流量變送器,根據管道內的實際介質流量,其輸出電流將指示不低于4mA。
5.量程
掌握各種型號質量流量計的ZUI大流量有利于正確使用質量流量計。根據實際使用情況,正確組態流量變送器的流量范圍。否則,一旦實際流量超出流量變送器組態流量的一定限額,流量變送器將不顯示瞬時流量,流量變送器指示的累積流量也將不再進行累加,其顯示的累積流量保持不變。在參數組態設置時,應先設置適當的流量單位,再設置流量計的量程。
 
6.小流量切除
從傳感器輸出的流量信號帶有由機械源如閥或電動機引起的噪音,流量計允許用戶定義流量切除參數來濾掉這些噪音,使那些低于流量變送器頻率/脈沖和數字輸出的測量值指示零。流量切除參數是流量變送器產生一個非零的可讀數字流量和頻率/脈沖輸出的ZUI小流量。如果流量信號低于流量切除參數設置,則頻率脈沖輸出為0Hz,內部積算器停止計數。由上述特性,流量切除參數不可組態的過大,否則將影響質量流量計測量準確度。一般情況下,流量切除參數應該等于傳感器ZUI大量程流量的0.05%。如果等于傳感器ZUI大量程流量0.05%的流量切除參數證明不實用,可輸人一個較高或較低的流量切除參數,例如,型號為CMF200傳感器的ZUI大量程流量為87100kg/h,因為ZUI大量程的0.05%是43.55kg/h(87100kg/hx0.0005=43.55kg/h),所以流量切除參數是43.55kg/h。當流量下降到低于43.55kg/h時,內部積算器停止計數??赏ㄟ^設置質量流量計的流量切除參數和流量計靜態調零來抑制零漂。
 
7.流量計靜態調零
在質量流量計投入正常使用之前,不進行流量計靜態調零操作,可能會使質量流量計產生不應有的誤差。為保證質量流量計測量準確度,在質量流量計投人正常使用之前,先對質量流量計進行靜態調零操作。流量計靜態調零使質量流量計能響應零流量,并且為流量測量設置了基準線。在執行流量計靜態調零操作步驟前,應正確安裝傳感器,給流量變送器送電,并使流量變送器至少預熱30min,讓被測流體介質通過傳感器,直到傳感器溫度讀數與被測流體介質溫度基本一致為止。使傳感器測量管完全充滿正常操作條件下(如溫度、密度和壓力等)的被測流體介質,先關閉傳感器下游截止閥,然后關閉傳感器上游截止閥,保證傳感器內被測流體介質完全靜止。在流量計靜態調零操作時有流體通過傳感器會導致流量計靜態調零不***,從而影響質量流量計測量準確度。如果質量流量計靜態調零失敗,須消除傳感器測量管未充滿,流體不完全靜止等不合理因素,然后重新靜態調零。
 
二、流量變送器的故障信息
(一)密度超限
如完成上述各項檢查后,流量變送器仍有“ Density Overrange”(密度超限),可適當考慮是否傳感器測量了易腐蝕或易凝固的介質,造成流量管堵塞,可采用蒸汽、水或洗滌化學品清洗流體管道。
(二)流量變送器故障
如流量變送器顯示出“ Xmtr Failed"(流量變送器硬件故障)、“ EPROM Error"( EPROM校驗故障)、“ RAM Error”(RAM診斷故障)、“ RTI Error'"(實時中斷故障),則都是流量變送器出現故障,需要返回廠家。
(三)流量變送器沒被組態
如果流量變送器顯示“Not Configured"(未被組態),則表示流量變送器被進行了主復位,需對流量變送器進行全面的特性化設置和重新組態。
(四)團狀流
如流量變送器顯示“Slug Flow”(團狀流),則極有可能是被測流體部分氣化,或被測流體沒有充滿流量測量管。適當加大流速可消除此故障。
(五)電源故障
如流量變送器顯示“ Power Reset”,則可能是流量變送器電源故障,流量變送器供電電壓過低,或是流量變送器重新上電時出現。如由于流量變送器重新上電時出現上述信息,循環一遍流量變送器顯示項即可。
 
三、故障排除實例
(1)流量停止而流量計指示過程流體流動,即零漂。
消除方法:
一一消除閥門泄漏
一一消除二相流。
一一適當增加阻尼值。
一一消除振動和干擾。在傳感器安裝管線附近加設支撐管,以免傳感器振動過大。消除干擾是指避免兩個同樣尺寸的傳感器安裝過近,并且運轉同一種流體,以免產生諧振。
一一適當加大“流量切除”值。
一一流量計靜態調零。
(2)流量變送器瞬時流量顯示負值,傳感器上下游閥關閉,能指示零流量,靜態調零也正常。
無論流量變送器內流量方向設置為正向或反向,瞬時流量總顯示負值,但瞬時流量***值與實際流量相符。消除方法:經檢查,傳感器處綠和藍色接線端子的接線正好相反,而白、灰接線端子的接線正確。即造成左和右檢測線圈的正接線端子反接,所以瞬時流量顯示負值。
(3)傳感器為D600型,傳感器處供電電壓為220VAC。
過程流體為汽油,密度應為Q.75g/cm³左右。
正常運行一段時間后,突然之間,流量變送器顯示密度-0.199g/cm³,溫度顯示為-15℃,與實際溫度相符。變送器顯示故障信息為密度超限,傳感器錯誤。
檢查:在流量變送器切斷供電情況下,測量綠和白、藍和灰線對之間阻值為139Ω,在額定阻值范圍內,證明左和右檢測線圈正常。檢查傳感器電源保險正常。對于D600型傳感器,棕和紅線對之間阻值無法在流量變送器或傳感器接線盒中測到,需在傳感器供電接線盒中拆除變壓器,在前置放大器之前測得棕和紅線對之間的阻值。因很難拆除變壓器和前置放大器,所以未測量棕和紅線對之間的阻值。當把傳感器接線盒中另一組備用驅動線圈棕色和紅色線對接上,傳感器也不啟振,懷疑是傳感器前置放大器損壞。更換傳感器前置放大器后,仍未消除故障。在更換時,曾在傳感器前置放大器前,測量棕和紅線對之間的阻值為16Ω,在額定阻值范圍內,這證明傳感器未損壞。檢查傳感器到變送器之間的九芯電纜,發現棕色和紅色線對之間的屏敲與棕色導線短路,從而造成驅動電壓為零,傳感器不啟振。
消除方法:更換傳感器與變送器之間的九芯電纜。從中吸取的教訓是只考慮質量流量計是在正常測量過程中突然出現故障,就沒有懷疑電纜,也就未仔細檢查。放棄了排除故障的正確檢査方法,既費時費力,又延誤正常使用。
 
四、結論
艾默生質量流量計在長期使用過程中,出現一些故障是必然的。從基礎人手,認真分析,總結提高,會節省排除故障的時間。
 
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