实例分析自来水管道计量表在强腐蚀环境下的问题及解决方案

自来水管道计量表用于腐蚀性液体的流量测量相当普遍，由于其结构与测量特点，在防腐液体测量领域有着很好的表现，也是防腐流量计选型方案中*常见的仪表类型。但是由于不恰当的安装与运行条件，会导致防腐型的自来水计量表出现故障与损坏。本案例是以在某大型化工集团尿素生产装置中采用的两台自来水计量表加以说明。其中一台是用作测量高压甲铵泵入口流量测量；另一台是测量水解废液流量。实际应用中无论在响应速度上，还是在其它各项特性上都能够满足工艺生产的需要，这证明了自来水计量表的测量性能和精准度还是非常值得肯定的。不过也出现了一些我们始料不及的问题。自建成投产以后，仅测高压甲铵泵入口流量的自来水计量表就坏了两台，另外一台测水解废液的自来水管道计量表也曾多次发生过损坏。这些故障的产生，对于生产成本的消耗和维护费用开支上都给公司带来负担。
通过对于故障的分析与研究，积*寻找方法，采用相应的手段解决了问题。为帮助同行在遇到同样的问题时少走弯路，本文针对生产中防腐自来水管道计量表问题的解决的案例给予说明。
自来水管道计量表的工作原理及特点
1、工作原理
自来水计量表系统由变送器和转换器构成，两者之间通过两根带双层屏蔽的电缆连结，变送器安装在管道系统上，而转换器则可安装在现场或中央室。仪表的测量原理是根据法拉*电磁感应定律：当一导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体的两端将产生感应电动势。
此定律应用于导电流体也同样成立。如果假定磁场强度为B，管道直径为D，感应电势为E，则可以证明管道的体积流量为
Qv=D/4×（E/B）
式中的B、D是表中设定的，E是通过变送器测量管道上的一对电*测出的，实际的自来水计量表正是根据这一原理工作的。可见自来水计量表是测体积流量的仪表，它与流体的温度、压力、密度、粘度和电导率等物理性质无关。
2、自来水管道计量表的特点
自来水计量表有以下特点：
（1）传感元件不与测量介质接触，可用于腐蚀性导电介质流量的测量；
（2）量程范围宽，同一台自来水计量表的量程比可达1:100；
（3）无压力损失；
（4）检测部分无可动部件：
（5）可以测定正、反向流体的流量；
（6）响应速度快。
以上是自来水计量表的优点，但它也有一定局限性和不足之处。
（1）被测介质必须是导电的：
（2）由于受测量管衬里材料的限制，一般使用温度范围为0~200℃，又因电*是嵌装在导管上的，使自来水管道计量表的工作压力也受到一定限制。
（3）自来水计量表结构复杂，价格较高。
3、自来水管道计量表的应用
我厂甲铵泵入口流量计FT-09101为德国FISCHER&POTER公司产品，自89年10月投产以来，已经更换了两块，*初采用DX1221型，这种自来水计量表外壳用不锈钢，测量管内壁用聚四氟乙烯，转换器封闭在一个长方体金属壳内，内部电路板上有一个四位数的数据盘，可作测量值的指示器。变送器与转换器之间通过两根电缆连结，变送器安装在管道上，转换器固定在旁边的框架上。这种流量计无论零点还是量程都不能自行调整，只能在指定厂家标定，使用很不方便。该流量计投用运行还未到一年，指示便出现了故障，经检查发现变送器电路板发生了腐蚀，有几只晶体三*管管脚已经锈断，这并没有引起我们足够的重视，只是更换了几只三*管便又重新装上，这样修复后该表又运行了几个月，然后又失去了指示。当我们再次检查该表时，发现变送器的电路板及七芯电缆已全部腐蚀掉，于是该表报废。这才引起了我们的警觉，原来因该表安装的地方离高压甲铵泵及高压氨泵太近，停车时排放及平时泄漏的氨和甲铵附带的氨气常包绕在该表周围，致使该表一直工作在腐蚀性环境中，加上我们只注意了该表的耐腐蚀特点，而忽略了该表外在的脆弱性，*终导致了该表的损坏。
吸取教训后，我们在92年大修中又更换了一块同型号的仪表，不过这次已对腐蚀问题特别重视，在安装时，为防止腐蚀性气体侵入电子室，我们在接线盒盖边缘及电缆接头处全部用硅橡胶密封，并用水电两用胶带加以封固，以期达到防腐的目的。该表投用后运行了一年多时间，便再次发生了同样故障，变送器电路板及电缆又被腐蚀，表又损坏。
再次事故的发生，不得不使我们对腐蚀问题进行仔细的思考，为什么变送器密封那么好还要腐蚀？而与变送器仅半米之遥的转换器却安然无恙？经过仔细的观察，分析，答案终于找到，原来安装变送器的管道因流速高，一直在不停地轻微震动，密封胶很容易松动而脱落，不停地震动又为氨气的侵入增加了助动力，而固定在框架上的转换器，由于没有震动，各密封口完好，因此没有腐蚀。
找到了出现故障的原因，自然也就找到了排除故障的措施。在94年的大修中，我们再次更换此表，这次使用的是江苏久久仪表有限公司的自来水计量表，这种自来水管道计量表较前两种要先进得多，它采用了微处理器技术，在转换器上有一双排液晶显示器，在显示器下边有三个按钮，通过它们可以对流量计的参数进行组态设定，并可翻看流量计的有关参数设置。该表具有比较强的外部通信接口能力，能以模拟和数字方式与其它外设通信，并带有很强的自诊断功能，参数的输入及选择以数据直接输入及主副菜单选择方式进行，可方便地进行零点调整和量程设定，操作十分方便。为了保证这块表能安全运行，我们在吸取前两次教训的基础上又采取了另外一种防腐措施-吹气防腐法。这种方法的原理是设法使变送器接线盒内纯净气体压力增大，致使有害气体不能侵入接线盒内，从而达到防腐目的。具体方法是在自来水管道计量表变送器的电子室上打两个小孔，一个进气，一个排气，然后接上仪表空气，让空气保持微小流量，则电子室内纯净气的压力升高，气流只能从孔隙由内向外流动，从而阻止了有害气体的侵入，起到了防腐的作用。该表投入运行后，效果一直很好，在时隔7年的2001年大修中我们曾打开电子室检查，没有发现腐蚀现象，可见吹气防腐确实起到了作用。
为以防万一，我们还注重了平时的维护，定期更换转换器及变送器电缆上的绝缘胶带和密封胶，以防老化引起密封破坏。为了保护液晶显示器，我们在显示器加上了一块遮阳板，以防液晶显示器长期被日光直射造成可读能力下降。另有一台测水解废液的小口径流量计FT-09701也曾发生过损坏，这块表也是FISCH&POTER公司的产品，它是一体化装置，转换器与变送器固定在一起由通信电缆远传至主控室，其故障现象为测量管衬里鼓包，使涡电流的流线变弯曲，破坏了流体流速的轴对称性，给测量造成很大的误差，仪表失灵，引起鼓包的具体原因到底是超温超压，还是产品质量问题至今仍不明确。93年大修时，我们又换上了一块同型号新表，结果又没运行多长时间便出现了线路板腐蚀现象，95年、98年我们对此表进行了更新，损坏的主要原因也都是线路板腐蚀，98年我们采用吹仪表空气的方法对此表进行了改进，直到现在此表未出现异常现象运行情况一直良好。