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艾默生质量流量计常见故障排除方法

2021-08-16

一、前言

艾默生流量计以对质量的直接测量,不受流体特性参数的影响;以测量流体的在线密度,不需通过其他技术进行周期性采样而得到广泛应用。在应用中,这种质量流量计表现为计量准确度高、可靠性强、维护量小的优点,但在长期使用中也难免发生一些故障。大家在长期地校验、维护过程中积累了些经验,在此与大家讨论和交流。


二、常见故障的检查、排除方法

(一)校质量流量计传感器与流量变送器之间的电缆

认真校对质量流量计传感器与流量变送器之间电缆的通断。对于质量流量计九芯专用电缆,尤其注意检查棕和红、绿和白、蓝和灰、橙、黄和紫各线对之间的屏蔽是否与各种颜色导线短路。对于断路、短路的电缆及时更换。

(二)检查传感器、流量变送器的接线

对于采用九芯电缆连接的传感器、流量变送器,在传感器一端,应齐根剪掉棕和红、绿和白、蓝和灰、橙、黄和紫各线对之间的屏敲线;在流量变送器一端,应把上述各线对之间的四根屏蔽线较合在一起,套上黑色塑料管,作为黑色导线,与要求接黑色导线的端子相连。对于早期艾默生质量流量计九芯专用电缆,没有黄色导线,则橙和紫之间的屏蔽线套上黄色塑料管,作为黄色导线;在传感器一端,应齐根剪掉棕和红、绿和白、蓝和灰线对之间的屏蔽线;在流量变送器一端,应把上述各线对之间的三根屏蔽线绞合在一起,套上黑色塑料管,与要求接黑色导线的端子相连。注意保证传感器、流量变送器处的接线牢固,避免黑色、黄色塑料管内的屏蔽线与流量变送器外壳或其它接线端子接触,还需确保传感器接线盒内干燥。

(三)检查流量计的阻值

切断流量变送器的供电,如果是CMF400或D600型传感器,还需切断传感器的供电,用万用表测量流量变送器接线端子线对之间的电阻值(见表1)。

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温度传感器和导线长度补偿器的阻值是温度每增加1℃,阻值增加0.38675Ω。温度每变化100℃,额定阻值将变化40%。确定线圈开路或短路比上面提到的额定阻值轻微变化更重要。右检测线圈的阻值应与左检测线圈的阻值保持一致,ZUI多不超过10%。额定阻值取决于传感器型号和生产日期。如果测得电路短路或开路,则在传感器接线盒处再次测量电路,如仍短路或开路,则证明传感器损坏。对于CMF400、D600型传感器,因对传感器供电,所以在外部无法量出棕和红之间驱动线圈的阻值,须在传感器供电接线盒内,拆除变压器后,在前置放大器之前测量棕和红线对之间驱动线圈的阻值。

(四)流量变送器的通讯

当选择HART手操器与流量变送器通讯时,手操器应与HART通讯接口相连,或与Bell202(支撑HART协议)接线端子相连。当选择 ProlinkApp与流量变送器通讯时, Prolink Pc接口适配器上有Bell202和RS(485(支撑 Modbus 协议)两个物理层可供选择,根据选择的不同物理层,与流量变送器不同的接线端子相连(详见表2)。无论何种通讯方式,需要ZUI低电路电阻2500,并且总电路电阻不能超过1000Ω。,对于Bel202物理层,一级毫安输出必须设置成4~20mA模式。Bell202物理层不能在一级毫安输出组态为0~20mA时工作。

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流量变送器的初级毫安输出与带有内部电阻器的DCS或PC相连,很有可能造成通讯电路电阻大于1000Ω致使与流量变送器的通讯失败。对于这种情况,通讯时需暂时拆除初级毫安输出接线,待通讯查看参数设置后,再恢复初级毫安输出接线。

对于轮询地址被设定为1~15的流量变送器,要利用HART手操器实现通讯,必须对手操器“轮询地址”项进行适当组态。否则,HART手操器只能对地址为0的流量变送器实现通讯,对地址为1-15的流量变送器将不能实现通讯。组态方法为:HART手操器脱机状态下,在Utility(应用)菜单中,选择Configure Communic(组态通讯)子菜单,然后选择 Polling(轮询)子菜单;在轮询子菜单中,选择“ AlwaysPolling”(总是轮询)。这样设置后,对地址为0~15的流量变送器都能实现通讯。

(五)检查流量变送器的参数设置

与流量变送器实现通讯后,即可查看和修改流量变送器内各项参数的设置。

1.流量单位

质量流量单位建议组态为旽每小时或千克每小时,体积流量单位建议组态为立方米每小时,以免过小的单位造成瞬时流量不稳定、零漂。

2.流量标定系数

流量标定系数应与传感器铭牌或法定计量检定机构检定证书上的流量标定系数一致。注意,不同型号传感器之间的流量标定系数相差很大。如配套检定的传感器与变送器没有配套使用,必须对不配套的变送器内的参数进行全面组态,使之与原来配套的变送器内的参数一致。否则会引起测量不准确;或者传感器错误,导致不能进行测量。

3.密度系数

密度系数必须与传感器铭牌上的密度系数相同,以保证流量变送器显示准确的密度。

4.流量方向

传感器集流管的外壳上标有箭头指示传感器方向。大家定义箭头指示方向为正向。建议对于单向输送流体的传感器,安装时应使传感器的流体流动方向与箭头指示方向相同组态流量变送器内的流量方向为正向。如此设置,流量变送器内积算器显示的累积流量、流量变送器的电流和频率输出都随着流量增加而增加。

对于在实际应用中,一段时间内需要正向输送流体,一段时间内又需反向输送流体的质量流量计建议流量变送器内的流量方向组态为双向。如此设置,当流过传感器的流体为正向时,流量变送器内积算器显示的累积流量将增加;当流过传感器的流体为反向时,流量变送器内积算器显示的累积流量将减小。不论流过传感器的流体流动方向如何,流量变送器的电流和频率输出随着流量增加而增加;组态成4~20mA模拟输出的流量变送器,根据管道内的实际介质流量,其输出电流将指示不低于4mA。

5.量程

掌握各种型号质量流量计的ZUI大流量有利于正确使用质量流量计。根据实际使用情况,正确组态流量变送器的流量范围。否则,一旦实际流量超出流量变送器组态流量的一定限额,流量变送器将不显示瞬时流量,流量变送器指示的累积流量也将不再进行累加,其显示的累积流量保持不变。在参数组态设置时,应先设置适当的流量单位,再设置流量计的量程。

6.小流量切除

从传感器输出的流量信号带有由机械源如阀或电动机引起的噪音,流量计允许用户定义流量切除参数来滤掉这些噪音,使那些低于流量变送器频率脉冲和数字输出的测量值指示零。流量切除参数是流量变送器产生一个非零的可读数字流量和频率/脉冲输出的ZUI小流量。如果流量信号低于流量切除参数设置,则频率/脉冲输出为0Hz,内部积算器停止计数。由上述特性,流量切除参数不可组态的过大,否则将影响质量流量计测量准确度。一般情况下,流量切除参数应该等于传感器ZUI大量程流量的0.05%。如果等于传感器ZUI大量程流量0.05%的流量切除参数证明不实用,可输入一个较高或较低的流量切除参数,例如,型号为CMF200传感器的ZUI大量程流量为87100kg/h,因为ZUI大量程的0.05%是43.55kg/h(87100kg/hx0.0005=43.55kg/h),所以流量切除参数是43.55kg/h。当流量下降到低于43.55kg/h时,内部积算器停止计数。可通过设置质量流量计的流量切除参数和流量计静态调零来抑制零漂。

7.流量计静态调零

质量流量计投入正常使用之前,不进行流量计静态调零操作,可能会使质量流量计产生不应有的误差。为保证质量流量计测量准确度,在质量流量计投入正常使用之前,先对质量流量计进行静态调零操作。流量计静态调零使质量流量计能响应零流量,并且为流量测量设置了基准线。在实行流量计静态调零操作步骤前,应正确安装传感器,给流量变送器送电,并使流量变送器至少预热30min,让被测流

体介质通过传感器,直到传感器温度读数与被测流体介质温度基本一致为止。使传感器测量管完全充满正常操作条件下(如温度、密度和压力等)的被测流体介质,先关闭传感器下游截止,然后关闭传感器上游截止阀,保证传感器内被测流体介质完全静止。在流量计静态调零操作时有流体通过传感器会导致流量计静态调零不精确,从而影响质量流量计测量准确度。

如果质量流量计静态调零失败,必须消除传感器测量管未充满,流体不完全静止等不合理因素,然后重新静态调零。


三、流量变送器的故障信息

一)密度超限

如完成上述各项检査后,流量变送器仍有“ Density Overrange”(密度超限),可适当考虑是否传感器测量了易腐蚀或易凝固的介质,造成流量管堵塞,可采用蒸汽、水或洗涤化学品清洗流体管道

(二)流量变送器故障

如流量变送器显示出“ Xmtr Failed"(流量变送器硬件故障)、“ EPROM Error"( EPROM校验故障)、“ RAM Error”(RAM诊断故障)、“ RTI Error”(实时中断故障),则都是流量变送器出现故障,需要返回厂家。

(三)流量变送器没被组态

如果流量变送器显示“ Not Configured"(未被组态),则表示流量变送器被进行了主复位,需对流量变送器进行全面的特性化设置和重新组态。

(四)团状流

如流量变送器显示“ Slug Flow"(团状流),则极有可能是被测流体部分气化,或被测流体没有充满流量测量管。适当加大流速可消除此故障。

(五)电源故障

如流量变送器显示“ Power Reset",则可能是流量变送器电源故障,流量变送器供电电压过低,或是流量变送器重新上电时出现。如由于流量变送器重新上电时出现上述信息,循环一流量变送器显示项即可。


四、故障排除实例

(1)流量停止而流量计指示过程流体流动,即零漂。

消除方法:

——消除阅门泄潘。

——消除二相流。

——适当增加阻尼值。

——消除振动和干扰。在传感器安装管线附近加设支撑管,以免传感器振动过大。消除干扰是指避免两个同样尺寸的传感器安装过近,并且运转同一种流体,以免产生谐振。

适当加大“流量切除”值。

——流量计静态调零。

2)流量变送器瞬时流量显示负值,传感器上下游阀关闭,能指示零流量,静态调零也正常。无论

流量变送器内流量方向设置为正向或反向,瞬时流量总显示负值,但瞬时流量绝对值与实际流量相符。消除方法:经检査,传感器处绿和蓝色接线端子的接线正好相反,而白、灰接线端子的接线正确。即造成左和右检测线圈的正接线端子反接,所以瞬时流量显示负值。

(3)传感器为D600型,传感器处供电电压为20VAC。过程流体为汽油,密度应为0.75g/cm?左右

正常运行一段时间后,突然之间,流量变送器显示密度-0.1999gcm2,温度显示为-15℃,与实际温度相符。变送器显示故障信息为密度超限,传感器错误。

检查:在流量变送器切断供电情况下,测量绿和白、蓝和灰线对之间阻值为139Ω在额定阻值范围内,证明左和右检测线圈正常。检査传感器电源保险正常。对于D600型传感器,棕和红线对之间阻值无法在流量变送器或传感器接线盒中测到,需在传感器供电接线盒中拆除变压器,在前置放大器之前测得棕和红线对之间的阻值。因很难拆除变压器和前置放大器,所以未测量棕和红线对之间的阻值。当把传感器接线盒中另一组备用驱动线圈棕色和红色线对接上,传感器也不启振,怀疑是传感器前置放大器损坏。更换传感器前置放大器后,仍未消除故障。在更换时,曾在传感器前置放大器前,测量棕和红线对之间的阻值为16Ω,在额定阻值范围内,这证明传感器未损坏。检査传感器到变送器之间的九芯电缆,发现棕色和红色线对之间的屏蔽与棕色导线短路,从而造成驱动电压为零,传感器不启振。

消除方法:更换传感器与变送器之间的九芯电缆。从中汲取的教训是只考虑质量流量计是在正常测量过程中突然出现故障,就没有怀疑电缆,也就未仔细检查。放弃了排除故障的正确检查方法,既费时费力,又延误正常使用。


五、结论

艾默生质量流量计在长期使用过程中,出现一些故障是必然的。从基础人手,认真分析,总结提高,会节省排除故障的时间。


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