盐酸吸收单元电磁流量计接地故障

(一)基本情况

1.装置及单元简介

某化工厂盐酸(HCI)吸收装置于2015年建成投产，主要用水和弱盐酸吸收氯化氢气体生产高浓度盐酸，吸收过程中产生的热量在等温降膜吸收器中移除，等温降膜吸收器生产的盐酸通过泵输送到下游，进一步冷却。为保证泵出口盐酸浓度，在泵出口引出一路36%浓度盐酸回流到吸收降膜吸收器。HCI吸收流程如图1-51所示。

2.回路及仪表简介

回流管线设置FIA-340105电磁流量计检测流量，工况温度在45℃左右，量程为0~40t/ h，正常流量约35t/h，压力约0.45MPa，介质为36%浓度盐酸。仪表选用E+H电磁流量计，型号为50P80系列3"150#，接地环采用PVDF(聚偏二氟乙    烯)制成并加铂钉，电极材质为铂，电源电压为24VDC，距    离约280m。仪表本身不带任何联锁，但是更换时需降负荷，否则影响较大。现场由于是金属内衬管道，所以仪表前后需要安装一对接地环，接地电阻≤10Ω。电磁流量计安装    及接地环外形如图1-52所示。

(二)故障描述及处理过程

1.故障前工艺情况

故障前工艺无特殊变化，装置运行稳定;但是盐酸吸收塔附近偶尔有酸雾，现场桥架和设备均有不同程度的腐蚀。根据安全规范要求，盐酸管道法兰连接处均已加防喷溅护套(图1-52)，故日常巡检时不容易观察接地情况。

2.故障现象及描述

2018年5月23日，DCS操作人员发现电磁流量计流量突然降为零(图1-53)，工艺人员发现电磁流量计表体有盐酸泄漏，紧急联系仪表人员处理。

3.故障影响范围

由于电磁流量计表体损会导坏，有大约1kg盐酸泄漏到地面。如果盐酸大量泄漏，会导致环保事故，工厂直接停车整顿。工艺人员立刻切断手阀，装置降负荷运行4h，损失约80t产品。

4.仪表及系统处理过程

仪表人员检查发现仪表报警S321故障(传感器线圈电流过流);同时发现表体腐蚀严重，如图1-54所示;励磁线圈腐蚀，如图1-55所示;电极安装处的情况如图1-56所示。确认仪表损坏后马上找到备件进行更换，工艺正常投用。由于装置生产压力大，换表过程必须在1h内完成(不含置换管道及准备时间)，接地环目测正常后暂时没有更换。

仪表运行3个月后又出现同样故障，意味着这不是偶然现象。E+H现场服务工程师和仪表人员一起分析故障原因，检查发现接地电阻不符合要求。

5.故障性质

这是一起因接地失效导致的仪表故障。由于平时该仪表几乎没有波动，**次处理过程中根据以往经验，没有考虑到接地问题，也没做进一步检查，导致二次事故发生。

(三)故障原因分析

1.故障前仪表可靠性评价

仪表选型方面，电极和接地环满足技术要求，项目施工也严格按照规范进行，已正常运行三年多;但是由于加了防喷溅护套，在巡检时只靠肉眼观察很难判断接地是否正常，也没有对接地电阻进行有效检测。同时盐酸吸收单元区域偶尔有酸性气体泄漏，导致附近设备有不同程度腐蚀，增大了仪表故障的可能性。

接地环作用如下:

(1)当流体切割磁感线发出流量信号时，是以流体自身作为零电位的。一个电极上产生正电势，另一个电极上产生负电势，不断交替转换(当采用低频矩形波励磁时)。接地环的**个作用是确保流体处于零电位。

(2)接地环的第二个作用是消除管道存在的电流干扰及复杂的电磁环境干扰，保证测量准确性。

2.失效分析

现场拆除电磁流量计检查，发现其内衬无明显损坏，盐酸只可能从四个电极连接处泄漏，拆开表体发现内部腐蚀严重，线圈损坏。电磁流量计外壳除泄漏盐酸处被腐蚀，其余部位无明显腐蚀现象，故排除外部环境法兰非金属管道腐蚀仪表线圈可能性。经检查发现接地环连接处接地线有腐蚀现象，接地电阻阻值无穷大。

（1）直接原因:接地环连接处接地线腐蚀(图1-57）， 接地电阻阻值较大，造成流体介质与电极有电势差，产生电极表面效应,导致电极腐蚀(图1-58),引起介质内漏并腐蚀线圈。

(2)间接原因:平时巡检中未能有效识别到故障隐患，间接导致问题进一步恶化。

(四)防范措施及建议

1.经验教训       

(1)故障处理过程中切勿仅凭经验，应严格按照施工规范要求对各项技术指标进行验证检查。

(2)加强现场仪表巡检力度，发现隐患后举一反三。

2.防范(反事故)措施

电磁流量计良好接地非常重要(尤其是在非金属管道上)，但在平时维修或者检查时不容易发现潜在隐患。在此经验上建立了一年一次全厂预防性维修检查制度，测量接地电阻(要求<10Ω)，观察接地线有无破损，连接处有无腐蚀。

3.持续改进

对于新增仪表设备，一定按照施工技术规范进行，创建简短有效的各类仪表安装技术确认检查表，执行过程中双人作业，签字确认。

(五)知识扩展

1.电磁流量计接地要求

现场安装主要有以下三种接地方式。

电磁流量计安装在接地金属管道上，通过变送器上的接地端子实现系统电势平衡。注意:变送器安装在接地金属管道上时，建议将变送器外壳上的接地端子连接至管路，图1-59所示。

电磁流量计安装在未接地金属管道上，通过变送器上的接地端子和管道法兰实现系统电势平衡，如图1-60所示。此连接方法还适用于:无法通过常规方法实现系统电势平衡时;可能出现极高的平衡电流时。两个法兰均通过接地电缆[铜线，横截面积至少为6mm2(0.0093in二次方)]与管道法兰连接并接地。将变送器或传感器接线盒连接至专用接地端子上，实现系统电势平衡。   

DN≤300(12"):通过法兰螺栓将接地电缆直接安装在法兰的导电涂层上。

DN≥350(14"):接地电缆直接安装在金属运输支架上。

电磁流量计安装在非金属管道上(塑料管道、带绝缘内衬的管道)，通过变送器上的接地端子和附加接地环(可选)实现系统电势平衡，如图1-61所示。此连接方法还适用于:无法通过常规方法实现系统电势平衡时;可能出现极高的平衡电流时。通过附加接地环，实现系统电势平衡。接地环通过接地电缆[铜线，横截面积至少为6mm的二次方(0.0093in2)]连接至接地端子上。安装接地环时，请遵守安装指南的要求。

2.两电极、三电极、四电极电磁流量计区别

两电极电磁流量计是最简易的，两个测量电极一般在管道内侧水平方向两端，没有接地电极，专门为金属管道用，接地同样要做好;三电极电磁流量计除包含两个测量电极外，还带一个接地电极，为非金属管道用，外面还要加接地环;四电极电磁流量计是为某些厂家有空管检测设计的，电极在仪表内侧最顶部。

注：本文摘自仪表圈编辑的《仪表问答》，感谢仪表圈的团队！