电磁流量计在核电厂BOP系统中的应用

  摘要：根据电磁流量计工作原理与特性，结合核电厂外围系统维修工作经验，分析电磁流量计在不同场所、环境下的故障现象，总结此类仪表在应用中的经验与需要注意的几点。核电厂BOP（BalanceofPlant，核电站辅助部分）外围系统仪控设备具备了数量庞大、类型繁杂、涉及厂家多等特点。其中，作为导电流体流量、流速测量的常用仪表，电电磁流量计是利用电磁感应原理制成的流量测量仪表，常用于测量导电液体当前体积流量、累积体积流量与流速，主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部件组成。作为电磁感应定律的运用实体，电磁流量计运行过程中，当导电的被测介质垂直于磁力线方向流动时，在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一个感应电动势，与被测介质的体积流量成正比。变送器输出的感应电势是一个微弱的交流信号，其中包含各种干扰成分，且信号内阻变化高达几万欧姆。因此在实际工业运用中，要求转换器是一个高输入阻抗、且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器，将感应电势转换成（4～20）mADC统一信号，通过电缆、接线传送至控制机柜端子，再通过DCS、PLC等控制管理系统送入上位机，以供显示、调节、控制与处理。（1）电磁流量计内部无活动部件和阻流体，无压损、无机械惯性，反应十分灵敏。（3）电磁流量计具有均匀刻度，且流体的体积流量与介质的温度、压力、密度、黏度、流动状态等因素无关，在用于测量其他导电介质体积流量前用水标定即可（该步骤通常在设备出厂前完成），无需另行修正。（4）电磁流量计内部通常可利用涂层或衬里，解决腐蚀性介质流量的测量问题。但过高的温度会引起管道衬里材料发生膨胀、变形和变质，而最高使用压力取决于管道强度、电极密封情况及法兰规格等。一般国产电磁流量计的工作环境中，温度与压力控制在120℃，1.6MPa为宜。在仪表选型时需结合现场实际工况。（5）当液体流速过低或分布不均时，电磁流量计通常存在零点漂移和测量偏差大的情况。因此电磁流量计前必须有一个适当长度的直管段，在某些特定的程度上保证流速分布对称性。如系统运行中发生类似的情况，在排除仪表本体损坏的前提下，应考虑电磁流量计安装位置的合理性。（1）通过与现场运行人员沟通，确认缺陷发生时并未对上下游管道的别的设备进行操作，工艺流程稳定，无不正常的情况发生，可排除流量线）根据仪表示数骤降的现象，排查就地与机柜侧接线，确认接线）对出现故障的电磁流量计进行绝缘检查，结果均合格。（4）对出现故障的电磁流量计屏蔽线、变送器两端管道接地情况做检查，发现变送器与管道跨接线锈蚀，仪表单独设置的接地点锈蚀。进行跨接线更换、打磨与接地点打磨后重启仪表，重启系统后该故障再未发生。电磁流量计信号较弱，在流量较小的情况下输出仅有几微伏，外界略有干扰就能影响测量精度。因此，变送器的外壳、屏蔽线、测量导管以及变送器两端的管道均需接地。并且要求单独设置接地点，不能连接在电机、电器等公用地线或上下水管道。转换部分已通过电缆线接地，故无需再行接地，以免因地电位的不同而引入干扰。故障的发生定位于仪表跨接线与接地线锈蚀，同时需结合仪表安装的地方靠近高电流设备、外部电磁干扰的现状。在后续的日常维修工作中应特别加强此类情况的巡检力度，必要时可根据系统真实的情况对仪表接地、跨接与绝缘增设预防性维修项目。（1）检查电磁流量计内部参数设置，与上位机程序组态中相应通道参数设置作对比，发现两者存在量程或单位不一致的情况。电磁流量计仪表量程是指流量测量的上限，通常在设备本体均有铭牌标识。新表更换的时候需注意，仪表铭牌上为该仪表可做测量的上限，但实际现场运用中，可将电磁流量计最大量程设置在任意小于、等于该上限值的位置。当电磁流量计量程需将信号输送至DCS或PLC系统时，量程是针对输出信号的百分比显示而言的，即量程需与电流输出和频率输出上限值及100%显示值相互对应。此时需在仪表本体对量程做修改，确保与上位机程序该仪表对应通道内的设置一致。此外，由于流量计参数设置中有较多流量单位的选择，而L/s，L/min，m3/h等单位均存在数量级差异，因此同样需与上位机画面所需指示单位一致。（2）在仪表拆卸中发现，部分发生读数晃动的电磁流量计内部电极出现结垢或锈蚀（图1）。该部分电磁流量计在工艺系统的位置，造成其管道流体内易混有部分上游化学物质结晶产物。当电极结垢时仪表信号逐渐减小，直至绝缘而造成信号回路开路，流量信号受到屏蔽。（3）仪表在线检查时，拧松法兰接头螺栓以确认是否确有流体流过，其间发现流体中存在大量气泡。由于该仪表并未在控制程序中添加报警逻辑，仅在运行人员巡检中可随机发现。当液体中含有气泡时，气泡擦过电极会形成短暂时间的感应信号为零，这种气穴现象成为气泡噪声。首先需确认电磁流量计安装位置上游直管段长度是否足够，结合工艺系统分析气泡来源，如故障发生频繁则可考察是否有必要在仪表上游增设排气阀。此外，如涉及报警联锁信号的电磁流量计发生此类气泡噪声现象，在满足仪表示数变化灵敏度要求的前提下，可在流量计本体参数中适当增大阻尼时间参数，对流量的不敏感时间进行调节。

  （2）仪表就地示数框黑屏。系统运行中电磁流量计有时存在突然黑屏情况，均属电源供电异常造成。检查仪表处电缆是否完好，检查供电通路是不是正常，在均无异常的情况下断开仪表供电开关并重新打开，观察电源重启后仪表屏是否恢复正常。

  由此延伸，在仪控维修日常工作中，尤其是数量庞大、种类繁杂的外围仪控设备检修过程中，只有将仪表安装的地方、工艺系统、自然环境与其他系统的相互影响等因素有机融合，才能最大限度上因地制宜地总结出维修经验，迅速而准确地定位故障原因，形成集中而有效的日常维护与消缺模式。