摘(zhai)要:介紹了渦(wō)街流量計的(de)特點，說明了(le)渦街是如何(he)形成的以及(jí)渦街流量計(ji) 的工作原理(li),對渦街流量(liang)計在現場使(shǐ)用過程中的(de)🌏一些🌈故障現(xian)象分成四大(dà)類進行了歸(guī)納,相應提出(chū)了對故障原(yuán)因的分析,指(zhi)出了處理故(gu)障的辦法和(hé)渦街流量計(jì)使🔴用中的注(zhu)意事項。
0引言(yan)
　　渦街流量計(jì)主要用于工(gōng)業管道介質(zhì)流體的流量(liàng)測量，如氣體(ti)、液體、蒸氣等(deng)多種介質。其(qi)特點是壓力(lì)損失小,量程(chéng)範圍大,精度(du)高,在測量工(gōng)況體積流量(liang)時幾乎不受(shou)流體密度、壓(yā)力、溫🈲度、粘度(du)等參數的影(ying)響。無可動機(ji)械零件,因此(ci)可靠性高,維(wéi)護量小，儀表(biǎo)參數能長期(qī)穩定。渦街流(liu)量計采用壓(yā)電應力式傳(chuán)感器,可在-20℃~+250℃的(de)♌工作溫度範(fàn)圍内工作。有(yǒu)模拟标💘準信(xin)号，也有數❓字(zi)脈沖信号輸(shu)出,容易與計(jì)算機等數字(zi)👈系統配套使(shi)用,是一種理(li)想的測量儀(yi)器。
1渦街流量(liàng)計的工作原(yuan)理與結構
1.1工(gong)作原理
　　當流(liú)體流動受到(dào)一個垂直于(yu)流動方向的(de)非流線🐕形❓柱(zhù)體的阻礙時(shi),柱體的下遊(you)兩側會發生(sheng)明顯的漩渦(wo)，成爲卡門渦(wo)街，渦街的形(xíng)成與流體雷(léi)諾數有關,如(rú)圖1。

　　漩渦分離的(de)頻率與流速(sù)成正比，與漩(xuán)渦發生體的(de)寬度✂️成反📐比(bǐ),可以用下式(shì)表示:
F=St.·V/d
式中F-漩(xuan)渦分離頻率(lü)
St一無量綱常(cháng)數(斯特勞哈(ha)爾)
V-漩渦發生(sheng)體的流速
d-漩(xuan)渦發生體的(de)迎流面寬度(du)
　　通過測量漩(xuán)渦的分離頻(pin)率便可測出(chu)流體流速和(hé)🚶‍♀️瞬時流💰量㊙️。斯(si)特勞哈爾數(shu)St是可以通過(guò)實驗确定的(de)🔞無量綱常數(shu)。無量綱常數(shù)St與類諾數Re函(hán)數關系中的(de)線性部分，即(ji)渦街流量計(ji)的線性測量(liàng)範圍,檢測出(chū)頻率F即可求(qiu)得管内流體(tǐ)的速度,再由(you)流速求出體(tǐ)🆚積流量。一段(duan)時間内輸出(chu)📧的脈沖數與(yǔ)流體的體積(ji)❌之比(流過單(dān)位體積流體(tǐ)對應的脈沖(chong)數)稱儀表系(xì)數(K系數。
K=N/Q
式中(zhōng)K一儀表系數(shù)(脈沖/m3)
N-脈沖數(shù)
Q-流體體積(m3)
　　用(yòng)于測量流量(liang)的漩渦分離(li)頻率随流速(su)變化而變化(hua)⛱️，不受🐉流體密(mi)度和粘度的(de)影響。伴随漩(xuán)渦分離而産(chǎn)生的壓力脈(mò)😍動由壓電力(li)敏探頭檢測(cè)出,并在檢測(cè)電路中被轉(zhuǎn)換成與漩渦(wō)頻率相對應(ying)的脈沖信号(hao),信号轉換器(qì)将此脈沖信(xin)号變換成4--20mA的(de)✉️标準電流信(xin)号輸出。
1.2結構(gou)
　　渦街流量計(jì)由傳感器和(hé)轉換器兩大(da)部分組成,如(ru)圖2。傳感器包(bao)括漩渦發生(shēng)體(阻流體)、檢(jian)測元件和儀(yi)表表📧體等;轉(zhuan)換器包♋括前(qián)置放大器、濾(lü)波整形電路(lù)、D/A轉換電☁️路輸(shu)出接口電路(lu)、端子✉️、支架和(he)防護罩等。
2常(cháng)見故障分析(xi)和處理措施(shī)
2.1管道有流量(liàng)儀表無輸出(chū)
　　可能造成這(zhè)種故障的原(yuán)因和對應的(de)解決辦法如(ru)下:
(1)可能的故(gu)障原因是電(dian)源出現故障(zhàng)或供電電源(yuan)未連接♉。因此(ci)要檢測電源(yuan)電壓是否符(fú)合要求及電(dian)源🌈極性☂️是否(fou)正确💔。如電流(liu)輸出型渦街(jie)流量計，如果(guo)出現電源極(ji)性接反,輸出(chū)電流爲0mA而不(bu)是♊4mA。
(2)可能的故(gu)障原因是連(lián)接電纜斷線(xian)或者接線錯(cuò)誤。需要♉檢測(cè)線路是否暢(chang)通,如有故障(zhàng),重新接線并(bìng)檢測。
(3)可能的(de)故障原因是(shì)供電電源的(de)波紋系數太(tai)大。檢查時🈲可(ke)以用一個濾(lü)波電解電容(róng)進行試驗，一(yi)般要求電容(rong)≥100μF,50V。

(4)可能(néng)的故障原因(yīn)是放大闆某(mou)級有故障。可(ke)以通過觀察(chá)放大🔴器輸入(ru)、輸出端的波(bō)形，或從輸人(ren)端注入人體(tǐ)感應信号,觀(guān)察輸出端的(de)變化情況。如(rú)果輸出端沒(mei)有變化，則說(shuo)明放大器工(gong)作不正常。實(shi)際檢修中也(ye)可以利用現(xian)場有的其他(ta)✂️類型流量計(jì)主闆更換進(jìn)行檢查。确定(ding)放大極闆有(you)故障，應♋當予(yu)以更換。
(5)可能(néng)的故障原因(yin)是發生體的(de)損壞。檢測的(de)方法首先增(zeng)大流🔞量,把此(ci)渦街主闆換(huàn)置同類型渦(wo)街流量😘計上(shàng),如排除主闆(pǎn)故障,檢查發(fa)生體。
　　發生體(tǐ)損壞多出現(xiàn)在蒸汽測量(liàng)系統中,由于(yú)工藝人員🈲打(da)開🏃🏻閥門速度(dù)過快,使高溫(wen)高壓水蒸氣(qì)夾帶♋冷凝水(shui)劇💋烈沖擊漩(xuán)渦發生體，導(dǎo)緻其損壞,也(ye)就是常說的(de)“水錘”現🔱象。所(suo)以要打開導(dao)淋排盡冷凝(níng)水後再緩慢(màn)打開蒸汽閥(fa)門,避免損壞(huài)漩渦發生體(ti)。
(6)可能的故障(zhàng)原因是管道(dào)流量過低,沒(mei)有進入測量(liang)✔️範圍🐉。可以增(zēng)大流量看流(liu)量計的反應(ying)。在靠近流量(liàng)計的管道旁(pang)有規律地連(lián)續敲擊,無論(lun)何種型号的(de)流量計均會(huì)出現流量顯(xian)示。如🤟果被測(cè)介質爲液體(ti),最好空管✔️試(shì)驗,因爲液體(tǐ)本身就是消(xiāo)振器。故障處(chù)理的方法是(shì)更換通徑小(xiao)一些的流量(liang)計或在工藝(yi)條件允許的(de)情況下加大(da)流量。
(7)可能的(de)故障原因是(shi)發生體與殼(ke)體之間的間(jian)隙是👉否📐被細(xi)微顆粒卡住(zhu)。該種現象一(yi)般出現于正(zheng)常工作之後(hou),停機又開機(ji)。如果是這樣(yàng)，在确認轉換(huàn)放大器及發(fā)生體都完好(hao)無損的情況(kuàng)下,特别是測(ce)量介質又是(shi)液☔體,一般可(kě)認爲是該種(zhǒng)故障。處理的(de)方法是如果(guǒ)生産工藝條(tiáo)件允許,盡可(ke)能開🔴大流量(liàng),用一木制或(huo)橡皮錘子在(zai)流量計下☂️部(bù)的焊台上垂(chui)直敲🔴擊,以便(bian)高速流體所(suǒ)産生的負壓(yā)将細微固體(ti)顆粒☁️帶走。如(rú)果現場允許(xu)拆卸清洗,可(kě)以拆下發生(sheng)體,但要求熟(shu)知流量計的(de)結構,特别是(shì)密封墊片及(ji)壓闆螺釘等(děng),一定要嚴格(gé)按使💛用說明(míng)書的要🌈求安(ān)裝。同時要注(zhù)意拆卸之後(hou)重新安裝的(de)發生體,可能(néng)會對流量系(xì)數帶來一些(xiē)變動,雖然其(qi)變化不大,但(dan)需要修正。
(8)對(dui)照說明書檢(jian)測參數設置(zhì)是否有錯誤(wù)，如果有,予以(yi)修正。
2.2通電後(hòu)無流量但是(shì)有輸出
(1)檢測(ce)是否有振動(dòng)。絕大多數渦(wō)街流量計,都(dōu)具有二維空(kōng)間的🏃‍♀️抗振性(xing)能。即在流體(tǐ)阻力方向及(ji)漩渦升⭕力方(fang)⭕向能抗住外(wai)界的振動幹(gan)擾,而在漩渦(wō)橫向推力方(fang)向則不能。如(rú)圖3.

　　最直(zhi)接的檢測方(fāng)法是用手感(gǎn)覺管道的震(zhèn)蕩。可以采用(yòng)外💞部機械消(xiāo)振措施,如用(yòng)橡膠軟接頭(tou)、墊等消振,用(yòng)支架固定管(guǎn)道。另外很多(duo)廠家在設計(jì)渦街流量計(ji)的時候也考(kao)慮到😍了防振(zhen)動的需求,調(diào)整一些參數(shu)設置也可以(yǐ)減輕振動對(duì)測量結果的(de)影響,但要注(zhu)意這些參數(shu)設置對💞流量(liàng)計流量上下(xià)限的影👌響。
(2)檢(jiǎn)測輸出是否(fǒu)爲50Hz左右的工(gong)頻幹擾,可以(yǐ)用頻率計進(jin)行檢測。處理(li)的方法是選(xuǎn)用帶屏蔽的(de)電纜重新按(an)規定接線。
(3)檢(jian)測輸出頻率(lǜ)爲任意恒定(ding)頻率或者恒(heng)定輸出電流(liú)值💰,可能的🆚故(gù)障原因是放(fang)大闆損壞，産(chǎn)生自激。處理(lǐ)的方法是更(gèng)換放大闆。
(4)檢(jiǎn)測流量計附(fu)近是否有強(qiáng)電設備或高(gāo)頻幹擾。特别(bié)是電❗焊機所(suo)産生的高頻(pin)諧波将會使(shǐ)流量計無流(liu)量有信号。
(5)檢(jian)測接線腔是(shi)否進水。特别(bie)是電流輸出(chū)方式的渦街(jiē)流量❤️計,正、負(fù)接線端子之(zhī)間由于水的(de)導電而形成(chéng)旁路電流,可(kě)🏃🏻‍♂️能造成了無(wú)流量有信号(hào)的現象。
(6)可能(neng)的故障原因(yin)是放大闆的(de)放大倍數或(huò)觸發靈‼️敏度(dù)過♍高。解決的(de)方法是調試(shì)放大倍數和(hé)靈敏度💰,觀察(chá)對輸出的🤞影(yǐng)響❌,做出必要(yao)的調整。
(7)可能(néng)的故障原因(yīn)是管道閥門(mén)未徹底關閉(bi),有漏流量🤟。此(ci)時需要在現(xian)場檢查壓力(li)和閥門關閉(bì)情況。
2.3流量輸(shū)出不穩定
(1)可(kě)能的故障原(yuán)因是流量計(jì)安裝不同心(xīn)。檢測的方法(fa)是拆下儀表(biao)檢查法蘭與(yu)管道的位置(zhì),如果是由于(yú)安裝不同心(xīn)引起的,重新(xīn)安裝儀表。
(2)可(ke)能的故障原(yuan)因是直管段(duàn)不夠或者管(guan)道内徑與儀(yí)表内徑不一(yi)緻。需要檢測(ce)管道内徑和(he)儀表内徑🏃🏻,有(you)必要時更換(huan)♋儀表安裝位(wei)置或加長前(qián)、後直管段。
(3)可(ke)能的故障原(yuán)因是儀表選(xuan)型不合适。如(rú)果選型有誤(wu),常用流量在(zài)非線性區,甚(shèn)至在臨界死(sǐ)區附近,那麽(me)就可能出現(xian)流量波動。在(zai)工藝條件允(yǔn)許的情況下(xia),加大流量，如(ru)果流量穩定(dìng)了，則更換通(tōng)徑小一檔的(de)流量計。
(4)可能(néng)的原因是流(liu)體中存在液(yè)氣、液固或氣(qi)固兩相流。渦(wō)街流量計隻(zhī)能測單相流(liu)，不能測兩相(xiang)流,這是由漩(xuan)渦流量計工(gong)作原理所決(jué)定的。檢測時(shí)一般憑經驗(yan),或根據.流㊙️體(tǐ)性質及工況(kuang)壓力、溫度等(deng)來判斷是否(fou)存在液氣、液(yè)固、氣固兩相(xiang)流。如介質✉️爲(wei)液氨,輕胫等(děng)易揮發液體(ti)時,容易出現(xiàn)此類現象。對(dui)于液體🚶，如果(guo)是液固兩相(xiang)流，一般可在(zài)流量計的.上(shàng)遊端加裝過(guo)濾器📧。如果是(shì)液氣兩相流(liu)，則可在流量(liang)計的.上遊端(duān)加裝消氣器(qì)。
(5)可能的故障(zhàng)原因是流量(liang)計與流量調(diào)節控制系統(tǒng)産生🆚系統🈲振(zhen)蕩。将調節控(kòng)制系統的閥(fa)門開度控制(zhì)器打到手動(dòng)檔,當把閥門(men)💃開到一定值(zhí)，如果流量顯(xiǎn)示比較穩定(dìng)或稍有些波(bo)動,那說明存(cún)👣在系統振蕩(dang)。一般處理的(de)方法是重新(xīn)整定PID參數。
(6)可(kě)能的故障原(yuan)因是發生體(tǐ)上纏繞有纖(xian)維物。如果發(fa)生體上⭐纏繞(rao)着纖維物，它(ta)将大大減弱(ruo)漩渦的渦漩(xuan)力,由于漩渦(wo)的作用,纖維(wéi)物随流體擺(bai)動,從而造成(cheng)漩渦🔆的波動(dòng)，流量顯示亦(yi)波動。可以拆(chai)除檢測,清理(li)後重新🔴安裝(zhuāng)。
(7)可能的故障(zhang)原因是轉換(huàn)放大器的輸(shu)入通道損壞(huai)一路。由工作(zuò)原理可知,當(dāng)一路信号沒(méi)有之後,信噪(zao)比大大下降(jiang),背景噪聲未(wèi)衰減進入後(hou)面處理,尖峰(fēng)脈沖将‼️會造(zao)成流量顯📞示(shi)的不穩定。可(ke)🈲以從輸入端(duan)注入人體♈感(gǎn)應信号,用以(yǐ)觀察💔輸出端(duan)的⛷️變化情況(kuàng)。實際檢修中(zhong)也可以利用(yòng)現場有的其(qí)他類型流量(liàng)計主闆更換(huan)進行檢查。确(què)定有故障,應(yīng)當予以♍更換(huan)。
(8)可能的故障(zhang)原因是儀表(biao)參數設置錯(cuo)誤。對照說明(ming)書檢測各項(xiang)參數,如有錯(cuo)誤重新設置(zhi)。
2.4流量計量誤(wu)差較大
2.3中提(ti)到的各項故(gu)障原因也都(dōu)有可能是流(liú)量計量誤差(cha)大🌈的因素。此(ci)外，還有可能(néng)是以下原因(yīn)造成的故障(zhàng)。
(1)測量氣體或(huò)者蒸汽沒有(yǒu)實時溫度補(bǔ)償或固定設(she)🚩置溫度壓力(li)進行補償。處(chù)理的方法是(shi)加裝溫壓補(bu)📱償元件或者(zhě)設置固定值(zhí)補償。
(2)測量蒸(zheng)汽時飽和蒸(zhēng)汽不是飽和(hé)狀态。處理的(de)方法🚶是檢測(ce)工藝流程,改(gai)變工藝條件(jiàn)。
(3)檢查配套的(de)二次儀表參(cān)數設置是否(fǒu)正确。配套的(de)🤩.二次儀表的(de)輸入方式必(bì)須與流量計(ji)相對應匹配(pei),否者将會産(chǎn)生誤差。
3結束(shu)語
　　通過長期(qī)的工作實踐(jiàn)證明，隻要對(dui)渦街流量計(jì)的✏️原理、結㊙️構(gou)、性能有了全(quan)面深入的了(le)解，加上工作(zuo)經驗的輔助(zhu),就會有應付(fu)各種故障情(qíng)況的方法，讓(rang)渦街流量計(jì)成爲流量測(cè)♋量的得力助(zhu)手。同時對常(chang)見故障情況(kuàng)進行系統的(de)分析和整理(li)，也有利于對(dui)常🤩見故障現(xian)象有更深層(céng)次的認識,爲(wei)今🙇🏻後的使用(yong)和維護打下(xià)更堅☔實的基(ji)礎。

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