摘要:介紹了渦街(jiē)流量計的特點，說(shuō)明了渦街是如❓何(he)形成的以及渦街(jiē)流量計 的工作原(yuán)理,對渦街流量計(ji)在現場使用過程(cheng)中的一些💋故🍓障現(xiàn)象分成四大類進(jin)行了歸納,相應提(tí)出了對故障原因(yīn)的分析,指出了處(chù)理故障的辦法和(hé)渦街流量計使🌂用(yong)中的注意事項。
0引(yin)言
　　渦街流量計主(zhǔ)要用于工業管道(dào)介質流體的流量(liang)測量，如🏒氣體、液體(tǐ)、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點是壓力損(sǔn)失✊小,量程範圍大(dà),精度高,在測量工(gong)況體積流量時幾(ji)乎🈲不受流體密度(du)、壓力、溫度、粘度⭐等(deng)參數的影💯響。無可(ke)動👣機械零件,因此(ci)可靠🐕性高,維護量(liang)小，儀表參數能長(zhǎng)期穩定。渦街流量(liàng)計采用壓電應力(lì)式傳感器,可在-20℃~+250℃的(de)工作溫度範圍内(nèi)工作。有模拟标準(zhǔn)信号，也有數字脈(mò)沖信号輸出,容易(yì)與計算機等數字(zi)系💚統配套使用,是(shi)一種理想的測量(liang)儀器。
1渦街流量計(ji)的工作原理與結(jié)構
1.1工作原理
　　當流(liu)體流動受到一個(ge)垂直于流動方向(xiàng)的非流線形🏃‍♀️柱體(ti)👣的阻礙時,柱體的(de)下遊兩側會發生(shēng)明顯的漩渦，成爲(wèi)🈲卡門渦街，渦街的(de)形成與流體雷諾(nuò)數有🐅關,如圖㊙️1。

　　漩渦分離的頻率(lü)與流速成正比，與(yǔ)漩渦發生體的寬(kuān)度成反比,可以用(yòng)下式表示:
F=St.·V/d
式中F-漩(xuán)渦分離頻率
St一無(wu)量綱常數(斯特勞(lao)哈爾)
V-漩渦發生體(tǐ)的流速
d-漩渦發生(sheng)體的迎流面寬度(du)
　　通過測量漩渦的(de)分離頻率便可測(cè)出流體流速和瞬(shun)🏃🏻時🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流量。斯特勞哈(hā)爾數St是可以通過(guo)實驗确定的無量(liang)綱常數。無量綱☀️常(chang)數St與類諾數Re函數(shù)關系中的線性部(bu)分，即渦街流量計(jì)的線✊性測量✂️範圍(wéi),檢測出❓頻率F即可(ke)求得管内📧流體的(de)速🔴度,再由流速求(qiú)出體積流量。一段(duàn)時間内輸出的脈(mò)沖數與流體的體(tǐ)積💰之比(流過單位(wèi)體積流體對應🈲的(de)脈沖數)稱儀表系(xì)數(K系數。
K=N/Q
式中K一儀(yí)表系數(脈沖/m3)
N-脈沖(chong)數
Q-流體體積(m3)
　　用于(yú)測量流量的漩渦(wō)分離頻率随流速(su)變化而變🏃‍♀️化，不受(shòu)流體密度和粘度(du)的影響。伴随漩渦(wō)分離而産生的壓(yā)力脈動由壓電力(li)敏探頭檢測出,并(bing)在檢🤟測電路中被(bei)轉換成與漩渦頻(pín)率相對👌應的脈沖(chong)信🔞号,信号轉換器(qi)将此脈沖信号變(biàn)換成4--20mA的标準電流(liú)信号輸出。
1.2結構
　　渦(wo)街流量計由傳感(gǎn)器和轉換器兩大(dà)部分組成,如圖2。傳(chuán)感器包括漩渦發(fā)生體(阻流體)、檢測(cè)元件和儀🐇表表體(tǐ)等;轉換器包括前(qian)置放大器、濾波整(zhěng)形電路、D/A轉換電路(lu)輸出接口電路、端(duan)子、支架和🌐防護罩(zhao)等。
2常見故障分析(xī)和處理措施
2.1管道(dào)有流量儀表無輸(shu)出
　　可能造成這種(zhǒng)故障的原因和對(dui)應的解決辦法如(ru)下:
(1)可能的故障原(yuán)因是電源出現故(gù)障或供電電源未(wei)連接👈。因此要檢測(ce)電源電壓是否符(fú)合要求及電源極(jí)性是否正确🆚。如電(diàn)流輸出型渦街流(liu)量計，如果出現電(dian)源極性接反,輸出(chū)電流爲0mA而不是🔞4mA。
(2)可(kě)能的故障原因是(shi)連接電纜斷線或(huò)者接線錯誤🐇。需😍要(yao)檢🍓測線路是否暢(chàng)通,如有故障,重新(xin)接線并檢測。
(3)可能(néng)的故障原因是供(gòng)電電源的波紋系(xì)數太大。檢查🐕時可(kě)以用一個濾波電(dian)解電容進行試驗(yàn)，一般要求電容≥100μF,50V。

(4)可能的故障原因(yin)是放大闆某級有(yǒu)故障。可以通過觀(guān)察放大器🤟輸入、輸(shu)出端的波形，或從(cóng)輸人端注入人體(tǐ)感應信号,觀察輸(shū)出端的變化情況(kuàng)。如果輸出端沒有(you)變化，則🤟說明放大(da)器工作不正🐪常。實(shi)際檢修中也可以(yǐ)🐕利用現場有的其(qi)他🌈類型流量計主(zhǔ)闆更換進行檢查(cha)。确定放大極闆有(yǒu)故障，應當予以更(gèng)換。
(5)可能的故障原(yuán)因是發生體的損(sǔn)壞。檢測的方法首(shǒu)先增大流量,把此(cǐ)渦街主闆換置同(tong)類型渦街流量計(ji)上,如排除主闆故(gù)障,檢查發生體。
　　發(fa)生體損壞多出現(xian)在蒸汽測量系統(tong)中,由于工藝🔞人員(yuan)打開閥門速度過(guò)快,使高溫高壓水(shui)蒸氣夾帶🌐冷凝水(shuǐ)劇烈沖擊漩☂️渦發(fā)生體，導緻其損壞(huai),也就是🐅常說的“水(shuǐ)錘”現象。所以要打(dǎ)開導淋排❓盡冷凝(ning)水後再緩慢打開(kai)蒸汽閥門,避免損(sun)壞漩渦發生體。
(6)可(kě)能的故障原因是(shì)管道流量過低,沒(méi)有進入測量範圍(wéi)。可以增😄大流量看(kàn)流量計的反應。在(zai)靠近流量計的⁉️管(guan)道旁有規律地連(lian)續敲擊,無論何種(zhong)型号的流量計均(jun1)會出🌈現流量顯示(shì)。如🔞果被測介質爲(wei)液體,最好空管試(shi)驗,因爲💚液體本身(shēn)就是消振器。故障(zhang)處🍓理的方法是更(geng)換通徑小一些的(de)流量計或在工藝(yi)☎️條件允許的✌️情⁉️況(kuàng)下加大流量。
(7)可能(neng)的故障原因是發(fa)生體與殼體之間(jian)的間隙是否被細(xì)微顆粒卡住。該種(zhǒng)現象一般出現于(yú)正常工🐕作之後,停(tíng)機又開機🏒。如果是(shi)這樣，在确認轉換(huan)放大器及發🔱生體(ti)都完好無損的情(qing)況下,特别是測量(liang)介質又是液🍉體,一(yi)般可🍓認爲是該✏️種(zhong)故障。處🈲理的方法(fǎ)是如果生産工藝(yì)條件允許,盡可能(néng)開✨大流量,用一木(mu)制或橡皮錘子在(zai)流量計下部的焊(hàn)台上垂直敲擊,以(yǐ)便高速流體所産(chan)生🌍的負壓将🈲細微(wei)固體顆粒🚶‍♀️帶走。如(ru)果現場允許🏃拆卸(xiè)清洗,可以拆下🌈發(fā)生體,但要求熟知(zhī)流量計的結構,特(te)别是密封墊片及(jí)壓闆🈲螺釘等,一定(dìng)要嚴格按使用說(shuo)明書的要求安裝(zhuang)。同時要注意拆卸(xiè)之後重新安裝的(de)發生體,可能會對(dui)流量系數帶來一(yi)些變動,雖然其變(bian)化不大,但需要🈲修(xiū)正。
(8)對照說明書檢(jian)測參數設置是否(fǒu)有錯誤，如果有,予(yǔ)以修正。
2.2通電後無(wú)流量但是有輸出(chu)
(1)檢測是否有振動(dong)。絕大多數渦街流(liú)量計,都具有二維(wéi)空間的抗振性能(neng)。即在流體阻力方(fāng)向及漩渦升力方(fāng)向能抗住外界的(de)振動幹擾,而在漩(xuan)渦橫向推力方向(xiàng)則不能✂️。如圖3.

　　最直接的檢測(cè)方法是用手感覺(jiào)管道的震蕩。可以(yǐ)采用外部機械消(xiao)振措施,如用橡膠(jiāo)軟接頭、墊等消振(zhèn),用支架固定管道(dào)。另外很多廠家在(zai)設計渦街流量計(jì)的⭕時候也考慮到(dao)👉了防振⛹🏻‍♀️動的需求(qiú),調整一些參數設(she)置也可以減🔴輕振(zhèn)動對測量結果的(de)影響,但⚽要注意這(zhe)些參數設置對流(liú)量計流量上下限(xiàn)的影響。
(2)檢測輸出(chū)是否爲50Hz左右的工(gong)頻幹擾,可以用頻(pín)率計✍️進行🏃‍♂️檢測📐。處(chù)理的方法是選用(yòng)帶屏蔽的電纜重(zhòng)新按規定接線。
(3)檢(jiǎn)測輸出頻率爲任(rèn)意恒定頻率或者(zhe)恒定輸出電流值(zhí),可能的故障原因(yīn)是放大闆損壞，産(chǎn)生自激。處💚理的方(fang)法是更換放大闆(pan)。
(4)檢測流量計附近(jin)是否有強電設備(bei)或高頻幹擾。特别(bie)是電焊機所産生(shēng)的高頻諧波将會(hui)使流量計無流量(liang)有信号。
(5)檢測接線(xian)腔是否進水。特别(bie)是電流輸出方式(shi)的渦🔴街🈚流量🌐計🔴,正(zhèng)、負接線端子之間(jian)由于水的導電而(er)形成旁路電流,可(ke)能造成了無流量(liang)有信号的現象。
(6)可(ke)能的故障原因是(shi)放大闆的放大倍(bèi)數或觸發靈敏💔度(du)過🌏高。解決的方法(fǎ)是調試放大倍數(shu)和靈敏度♈,觀察對(duì)輸出的影響,做出(chu)必要的調整。
(7)可能(néng)的故障原因是管(guǎn)道閥門未徹底關(guān)閉,有漏流☎️量。此時(shí)需要在現場檢查(chá)壓力和閥門關閉(bi)情況。
2.3流量輸出不(bú)穩定
(1)可能的故障(zhàng)原因是流量計安(ān)裝不同心。檢測的(de)方法是拆下♌儀表(biǎo)檢查法蘭與管道(dào)的位置,如果是由(you)⛹🏻‍♀️于安裝不同心引(yǐn)起的,重新安裝儀(yí)表。
(2)可能的故障原(yuan)因是直管段不夠(gou)或者管道内徑與(yǔ)儀表内徑不一緻(zhi)。需要檢測管道内(nèi)徑和儀表内徑,有(you)必要時更換儀表(biǎo)🙇🏻安裝位置或加長(zhǎng)前、後直管段🐪。
(3)可能(neng)的故障原因是儀(yi)表選型不合适。如(ru)果選型有誤,常用(yòng)流量在非線性區(qū),甚至在臨界死區(qū)附近,那麽就可能(néng)出現流量波動🧡。在(zài)工藝條件允許的(de)情況下,加大流量(liàng)，如果流量穩定了(le)💛，則更換通徑小一(yi)檔的流量計。
(4)可能(neng)的原因是流體中(zhōng)存在液氣、液固或(huò)氣固兩相流㊙️。渦街(jie)流✔️量計隻能測單(dan)相流，不能測兩相(xiang)流,這是由漩渦流(liú)量計工作原理所(suo)決定的。檢測時一(yī)般憑經驗,或根據(jù).流體性質及工況(kuang)壓力、溫度等來判(pan)斷是否存在液氣(qi)、液固、氣固兩相❤️流(liú)。如介質爲液氨,輕(qing)胫等易揮發液體(tǐ)時,容易出現此類(lèi)現象。對于液體，如(rú)果是液固兩相流(liú)，一般可在🛀流量計(ji)的.上遊🏃端加裝過(guo)濾器。如果是液氣(qì)兩⭕相流，則可在流(liú)量計的.上遊端加(jia)裝消氣器。
(5)可能的(de)故障原因是流量(liang)計與流量調節控(kong)制系統🍓産生系統(tong)🤞振🍉蕩。将調節控制(zhì)系統的閥門開度(dù)控制器打到手🔞動(dong)檔,當把閥門開到(dào)一定值，如果流量(liang)顯示比較穩定或(huò)⁉️稍有些波動,那說(shuo)明存在系統振蕩(dàng)。一般處理的方法(fǎ)是💔重新整定PID參數(shu)。
(6)可能的故障原因(yin)是發生體上纏繞(rào)有纖維物。如果發(fa)生體上纏⛷️繞着纖(xian)維物，它将大大減(jian)弱漩渦的渦漩力(lì),由于漩渦的作用(yong),纖維物随流體擺(bǎi)動,從而造成漩渦(wō)❤️的波動，流量顯示(shì)亦波動。可以拆除(chú)檢測,清☔理後重新(xin)安裝。
(7)可能的故障(zhàng)原因是轉換放大(dà)器的輸入通道損(sun)壞一路。由工作‼️原(yuan)理可知,當一路信(xìn)号沒有之後,信噪(zao)比大大下降,背景(jing)噪聲未衰減進入(rù)後面處理,尖峰脈(mo)沖将會造成❄️流量(liàng)顯示的不穩定。可(ke)以從輸入端注入(rù)人體感應信号,用(yòng)以觀察輸出端的(de)變化情況。實際檢(jian)修中👉也可以利用(yong)🔆現場有的其他類(lei)型流量🌈計主闆更(geng)換進行檢查。确定(ding)有故障,應當予以(yi)更換。
(8)可能的故障(zhang)原因是儀表參數(shù)設置錯誤。對照說(shuo)明書檢測各項參(cān)數,如有錯誤重新(xīn)設置。
2.4流量計量誤(wu)差較大
2.3中提到的(de)各項故障原因也(ye)都有可能是流量(liang)計量誤♋差大的🔴因(yin)素。此外，還有可能(neng)是以下原因造成(cheng)的故障。
(1)測量氣體(ti)或者蒸汽沒有實(shí)時溫度補償或固(gu)定設🤩置🈲溫度壓力(lì)進行補償。處理的(de)方法是加裝溫壓(ya)補償元🔞件或者設(shè)置固定值補償。
(2)測(cè)量蒸汽時飽和蒸(zhēng)汽不是飽和狀态(tai)。處理的方法是🔴檢(jiǎn)測工✔️藝流程,改變(bian)工藝條件。
(3)檢查配(pèi)套的二次儀表參(cān)數設置是否正确(què)。配套的.二🥰次儀表(biǎo)📧的輸入方式必須(xū)與流量計相對應(yīng)匹配,否者⚽将會❗産(chǎn)生誤差。
3結束語
　　通(tong)過長期的工作實(shí)踐證明，隻要對渦(wo)街流量計的原理(lǐ)、結構、性能有了全(quan)面深入的了解，加(jia)上工作經驗的輔(fu)助,就會🎯有應付各(ge)種故障情況的方(fāng)法，讓渦🔞街流量👅計(jì)成爲流量測量的(de)得力助手。同時對(duì)常見故障情況進(jìn)行系統的分析和(hé)整理，也有利于對(duì)常♈見故障現象有(you)更深層次的認識(shí),爲今後的使用和(he)維護打下更堅實(shi)的基礎。

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