质量流量计密度测量失真故障

(一)基本情况

1.装置及单元简介

某生物科技厂13.5t蒸发器工段。

2.工况简介

通过测量蒸发器的出料介质密度及质量流量，观察了解蒸发器内的物料蒸发情况(图1-62)。出料介质为赖氨酸盐酸盐料液;温度为0~90℃;压力为0~1.0MPa;pH值为3~7，内含20%~30%细小结晶颗粒悬浮，有轻微的腐蚀性和磨蚀性。

3.仪表情况

测量仪表为某进口品牌的科里奥利质量流量计，安装在蒸发器出料管道的并联循环管道上(图1-63)，管道口径为DN50，测量管为单直管，材质为哈氏C合金，输出信号为4~20mA电流信号(密度，A端子)和频率信号(质量，B端子)，安装方式:独立安装、固定支撑、前后有伸缩节。质量流量计于2012年初期安装投用。

(二)故障描述及处理过程       

1.故障前工艺情况

故障发生前生产装置正常运行，相关工艺参数无异常及波动，仪表工巡检时仪表指示正常。

2.故障现象详细描述

2018年5月中旬，室外气温在20℃左右，在正常生产中，出现测量料液密度不稳定、波动大现象，手工取样测量料液密度值与密度计显示值差异较大，故障后期密度**值不变化，信号输出**值不变化。

报警显示(图1-64):

(1) Application Error(应用软件错误);

(2) Over RangeA(端子A处对应的测量密度值超量程);

(3) Out Of Specification(超出规格:测量值精度低)。

3.影响范围

无法实时监测蒸发器出料情况，存在密度低将影响产品品质，密度过高将导致设备堵塞造成停车的现象。

4.仪表及系统处理过程

工艺人员将质量流量计所在管道阀门关闭，将质量流量计管段切除，系统泄压、排空、清洗残留物料彻底后拆卸质量流量计。仪表人员检查质量流量计测量管内部，发现无堵塞，用内窥镜查看无明显腐蚀及磨损，故排除测量管损坏导致测量出现异常的因素;打开传感器接线盒，测量振荡器线圈阻值，其中一个线圈阻值为88Ω，无短路及接地情况，另一个线圈阻值为无穷大，判断为振荡器线圈损坏，需更换质量流量计。

5.故障性质

本次为质量流量计故障，导致无法正常测量物料密度及质量流量，使蒸发器无法正常运行。后续生产采取人工间隔取样、实验室测量方式。

(三)故障原因分析

1.故障前仪表可靠性评价

该进口品牌的质量流量计应用广泛，产品质量较高，同型号的另一台质量流量计从2012年至今仍在使用，而且使用效果良好。

2.失效分析

(1)导致质量流量计无法使用的直接原因是测量管内的一个振荡器线圈开路。

(2)生产过程中工艺出现异常情况，导致测量管内的工况出现异常，使质量流量计处在一个非正常的状态，经过多次,轻微的损耗逐渐积累，导致内部电子元件疲劳损坏。

(四)防范措施与建议

1.经验教训

严格根据测量介质选择质量流量计测量管的形式(直管、弯管、单管、双管)、材质、口径、以及根据使用环境选择传感器，避免超出设计条件使用，导致仪表使用寿命降低。由于在之前的生产过程中，此型号的质量流量计未出现过设备本身故障，因此故障后断续生产操作未能将管道物料排空清洗，导致质量流量计测量管内物料结晶堵塞的情况发生。在仪表工接到故障报修消息后，按照经验以及报警信息，首先检查测量管情况，未发现异常后对测量管振荡器接线盒进行拆卸检查。

2.防范(反事故)措施

质量流量计需严格按照安装规范搬运放置，安装位置避免较大振动，质量流量计两侧安装膨胀节;条件允许时要安装质量流量计支架或平台。

3.持续改进

严格执行工艺管控，将测量介质温度控制在规定范围内，避免物料堵塞情况发生;避免质量流量计测量管的冷热冲击;重点防护防止质量流量计测量管被敲击。

(五)相关知识拓展

科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter)简称为科氏力流量计，是一种利用流体在振动管道中流动时，产生与质量流量成正比的科里奥利效应力的原理，来直接测量质量流量的装置;由检测元件和转换器组成。当管道内的流体为了反抗流量计测量管内的振动而强迫振动时，会给测量管一个与其流动方向垂直的反作用力，在这种被叫作科里奥利效应力的作用下，测量管的振动不同步了，入口段管与出口段管发生振动的时间出现差异，这种差异与流过测量管的流体质量流量的大小成正比。通过电路检测出这种时间差异的大小，就能确定质量流量的大小，这种流量计被称作科里奥利直接质量流量计。它与目前在用的几十种常规容积式流量计的**不同是它测的是质量的大小，使用的单位是kg/h。用质量(如千克)作单位的流量计的测量结果比用容积(如立升或立方米)作单位的容积式流量计要准确和恒定。为保证使用时流量传感器内不会存积气体或液体残留，对于弯管型流量计，测量液体时，弯管应朝下;测量气体时，弯管应朝上。测量浆液或排放液时，应将流量传感器安装在垂直管道，流向由下而上。对于直管型流量计，水平安装时应避免安装在最高点上，以免气团存积。连接流量传感器和工艺管道时，一定要做到无应力安装，特别对于某些直管型测量管的流量传感器。

信号输出异常查变送器部分，测量异常查流量传感器部分，不能拆卸的需要通水验证测量结果。

使用流量计过程中，应避免超高温以及管道堵塞的情况发生，否则会对流量传感器造成不可逆的损伤，缩短流量传感器的使用寿命。直管型流量计传感元件的剖面图如图1-65所示。

注：本文摘自仪表圈编辑的《仪表问答》，感谢仪表圈的团队！