摘要:介紹了渦(wo)街流量計的特(te)點，說明了渦街(jie)是如何形成的(de)以及渦街流量(liàng)計 的工作原理(lǐ),對渦街流量計(jì)在現場使用過(guo)程中的🙇‍♀️一些故(gù)障現象分成四(si)大類進行了歸(guī)納,相應提出了(le)對故障原因⛱️的(de)分析,指出了處(chù)理故障的辦法(fǎ)和渦街流量計(jì)使用中的注意(yi)事📐項。
0引言
　　渦街(jiē)流量計主要用(yòng)于工業管道介(jie)質流體的流量(liàng)測量，如氣體、液(ye)體、蒸氣等多種(zhǒng)介質。其特點是(shì)壓力損失小,量(liang)🔆程範圍大🈲,精度(du)高,在測量工況(kuàng)體積流量時幾(jǐ)乎☀️不受流體密(mi)度、壓力、溫🏒度、粘(zhān)度等參數的影(ying)☀️響。無可動㊙️機械(xie)零件,因此可靠(kao)性高,維護量小(xiǎo)，儀表㊙️參數能長(zhǎng)期🐇穩定。渦街流(liu)量計采用壓電(diàn)應力式傳感器(qì),可在-20℃~+250℃的工🐕作溫(wēn)度範圍内工作(zuo)。有模拟标準信(xìn)号，也有數字脈(mo)沖💔信号輸出,容(róng)易與計算機等(deng)數字系統配套(tao)使用,是一🏒種理(lǐ)想的測量儀器(qì)。
1渦街流量計的(de)工作原理與結(jié)構
1.1工作原理
　　當(dang)流體流動受到(dao)一個垂直于流(liu)動方向的非流(liu)線形柱體的阻(zǔ)礙時,柱體的下(xia)遊兩側會發生(shēng)明顯的漩渦👄，成(chéng)爲卡門🐪渦街，渦(wo)街🔴的形成與流(liu)體雷諾數有關(guān),如圖1。

　　漩(xuán)渦分離的頻率(lü)與流速成正比(bi)，與漩渦發生體(tǐ)的寬度成反比(bi),可以用下式表(biǎo)示:
F=St.·V/d
式中F-漩渦分(fèn)離頻率
St一無量(liàng)綱常數(斯特勞(láo)哈爾)
V-漩渦發生(shēng)體的流速
d-漩渦(wō)發生體的迎流(liu)面寬度
　　通過測(cè)量漩渦的分離(li)頻率便可測出(chu)流體流速和🙇‍♀️瞬(shun)時流☀️量。斯特勞(láo)哈爾數St是可以(yi)通過實驗确定(ding)的無量綱常數(shu)。無量綱🌈常數🚩St與(yu)類諾數Re函數關(guan)系中的線性部(bù)分，即渦街流量(liàng)✂️計的線性測量(liang)範圍,檢測出☁️頻(pín)率F即可求得管(guan)内流體的速度(du),再由流速求出(chū)體積流量。一段(duan)時間内輸出💋的(de)脈沖數與流體(tǐ)的體積🏃🏻‍♂️之比(流(liú)過單位體積流(liú)體對應的脈沖(chòng)數)稱儀表系數(shu)(K系數。
K=N/Q
式中K一儀(yí)表系數(脈沖/m3)
N-脈(mo)沖數
Q-流體體積(ji)(m3)
　　用于測量流量(liang)的漩渦分離頻(pín)率随流速變化(hua)而變化，不📐受流(liú)體密度和粘度(dù)的影響。伴随漩(xuán)渦分離而産生(sheng)的壓力脈動由(you)壓電力敏探頭(tou)檢測出,并在檢(jian)💜測電路中被轉(zhuǎn)🌍換成與☂️漩渦頻(pin)率相對應的脈(mò)沖信号,信号轉(zhuǎn)換器将此脈沖(chòng)信号變換成4--20mA的(de)标準電流信号(hào)輸出。
1.2結構
　　渦街(jie)流量計由傳感(gan)器和轉換器兩(liang)大部分組成,如(ru)圖2。傳感器包括(kuo)漩渦發生體(阻(zǔ)流體)、檢測元件(jiàn)和儀表表體等(děng);轉換器包括前(qián)置放大器、濾波(bo)整形電路、D/A轉換(huan)電路輸出接口(kou)電路、端子、支架(jià)和防護罩等。
2常(chang)見故障分析和(he)處理措施
2.1管道(dao)有流量儀表無(wú)輸出
　　可能造成(chéng)這種故障的原(yuan)因和對應的解(jie)決辦法如下:
(1)可(kě)能的故障原因(yin)是電源出現故(gù)障或供電電源(yuán)未連接。因🔞此要(yao)✉️檢測電源電壓(ya)是否符合要求(qiú)及電源極性是(shì)否正确。如電流(liu)輸出型渦街流(liú)量計，如果出現(xiàn)電源極性接❄️反(fǎn),輸出電流爲♉0mA而(ér)不是4mA。
(2)可能的故(gù)障原因是連接(jiē)電纜斷線或者(zhe)接線錯誤。需要(yào)檢❌測線路是否(fou)暢通,如有故障(zhang),重新接線并檢(jian)👌測。
(3)可能的故障(zhang)原因是供電電(diàn)源的波紋系數(shù)太大。檢查時可(ke)以用📱一個濾波(bo)電解電容進行(háng)試驗，一般要求(qiu)電❗容≥100μF,50V。

(4)可能(néng)的故障原因是(shi)放大闆某級有(you)故障。可以通過(guo)觀🚶察放大器輸(shu)入、輸出端的波(bō)形，或從輸人端(duan)注入人體感應(ying)信号,觀察輸出(chū)端的變化情況(kuang)。如果輸出端沒(méi)有變化，則說明(ming)放大器工作不(bú)正常。實際檢修(xiū)中也可以利用(yong)現場✂️有的其他(tā)類型流量計主(zhǔ)闆更換進行檢(jian)查。确定放大極(ji)闆有故障，應當(dāng)予以更換。
(5)可能(neng)的故障原因是(shi)發生體的損壞(huai)。檢測的方法首(shǒu)先增大流量,把(bǎ)此渦街主闆換(huan)置同類型渦街(jie)流量⁉️計上,如排(pai)除主闆故障,檢(jian)查發生體。
　　發生(shēng)體損壞多出現(xiàn)在蒸汽測量系(xì)統中,由于工藝(yì)🚶‍♀️人員打開閥✨門(mén)速度過快,使高(gao)溫高壓水蒸氣(qì)夾帶💋冷凝水劇(jù)烈沖擊漩渦發(fā)生體，導緻其損(sun)壞,也就是常說(shuo)的📱“水錘”現象。所(suǒ)以要打開🛀🏻導淋(lín)排盡冷凝水後(hou)再緩慢打開蒸(zhēng)汽閥門,避免損(sun)💚壞漩渦發生體(tǐ)。
(6)可能的故障原(yuán)因是管道流量(liàng)過低,沒有進入(ru)測量🌈範圍。可以(yi)增大流量看流(liú)量計的反應。在(zài)靠近流量計的(de)🈲管道旁有規律(lǜ)地連續敲擊,無(wú)論何種型号的(de)流量計🌐均會出(chu)現流量🆚顯示。如(rú)果被測介質爲(wei)液體,最好空管(guǎn)試驗,因爲液體(tǐ)本身就是消振(zhèn)器。故障處理的(de)方法是更換通(tong)徑小一些的流(liú)量🔴計或在工藝(yì)條件允許的情(qíng)💔況下加大流量(liang)。
(7)可能的故障原(yuán)因是發生體與(yǔ)殼體之間的間(jian)隙是否被🧡細微(wei)🔞顆粒卡住。該種(zhǒng)現象一般出現(xian)于正常工作之(zhī)後,停機又開機(jī)。如果是這樣，在(zài)确認轉換放大(dà)♉器及發生體都(dou)完好無損的情(qíng)況下,特别是測(cè)量介質又是液(yè)體,一般可認爲(wèi)是該種故障。處(chu)理的方法㊙️是如(rú)果生産工藝條(tiáo)件允許,盡可能(neng)開大流量,用一(yi)木制或橡皮錘(chuí)📱子在流量計下(xià)⚽部的焊台上垂(chuí)直敲❌擊,以便高(gao)速流體所産生(sheng)的負壓将細微(wei)固體顆粒帶走(zǒu)。如果現場允許(xǔ)拆卸清洗,可以(yi)拆下發生體,但(dàn)要求熟知流量(liàng)計的結🥵構,特别(bié)是密封墊片及(ji)壓闆👅螺釘等,一(yī)定要嚴格按使(shǐ)用說明書的要(yao)求安裝。同時要(yao)注意拆卸之後(hòu)重新👨‍❤️‍👨安裝的發(fā)生體,可能會對(dui)流量系數帶來(lai)一些變動,雖然(rán)其變化不大,但(dan)需要✏️修正。
(8)對照(zhào)說明書檢測參(cān)數設置是否有(you)錯誤，如果有,予(yǔ)以修正。
2.2通電後(hòu)無流量但是有(you)輸出
(1)檢測是否(fou)有振動。絕大多(duō)數渦街流量計(ji),都具有二維空(kong)間的🔅抗振性能(néng)。即在流體阻力(lì)方向及漩渦升(shēng)力方向能抗住(zhù)外界的振動幹(gàn)擾,而在漩渦橫(heng)向推力方向則(ze)不能♌。如圖3.

　　最直接(jie)的檢測方法是(shì)用手感覺管道(dao)的震蕩。可以🔴采(cǎi)👨‍❤️‍👨用外部機械消(xiao)振措施,如用橡(xiàng)膠軟接頭、墊等(děng)消振,用支架固(gu)定管道💔。另外很(hen)多廠家在設計(jì)渦街流量計的(de)時候也考慮到(dao)了防振動的需(xū)🌏求,調整一些參(can)數設置✍️也可以(yǐ)減輕振動對測(ce)量結果的影響(xiǎng),但✊要注意這些(xiē)參數設置對流(liu)量計流量上下(xia)限的影響。
(2)檢測(cè)輸出是否爲50Hz左(zuo)右的工頻幹擾(rǎo),可以用頻率計(ji)🔴進行檢⭕測。處理(lǐ)的方法是選用(yòng)帶屏蔽的電纜(lan)重新💁按規定接(jiē)線。
(3)檢測輸出頻(pín)率爲任意恒定(dìng)頻率或者恒定(dìng)輸出電流值,可(kě)🐉能的故障原因(yīn)是放大闆損壞(huài)，産生自激。處理(li)的方法是更換(huàn)放大闆。
(4)檢測流(liú)量計附近是否(fou)有強電設備或(huò)高頻幹擾。特别(bié)是電🐇焊機所産(chǎn)生的高頻諧波(bo)将會使流量計(ji)無流量有信☀️号(hao)。
(5)檢測接線腔是(shì)否進水。特别是(shì)電流輸出方式(shi)的渦街❄️流量計(ji),正、負接線端子(zi)之間由于水的(de)導電而形成旁(páng)路電流,可能造(zào)成了🥰無流量有(yǒu)信号的現象。
(6)可(kě)能的故障原因(yin)是放大闆的放(fang)大倍數或觸發(fā)靈敏度過高。解(jie)🧡決的方法是調(diao)試放大倍數和(he)靈敏度,觀察對(dui)輸出的♈影響,做(zuò)出🐇必要的調整(zheng)。
(7)可能的故障原(yuan)因是管道閥門(men)未徹底關閉,有(you)漏流量。此時需(xū)👄要在現場檢查(chá)壓力和閥門關(guān)閉情況。
2.3流量輸(shu)出不穩定
(1)可能(neng)的故障原因是(shi)流量計安裝不(bu)同心。檢測的方(fang)法是拆下儀🌍表(biao)檢查法蘭與管(guǎn)道的位置,如果(guǒ)是由于安裝不(bú)同心引起的,重(zhong)新安裝儀表。
(2)可(kě)能的故障原因(yīn)是直管段不夠(gou)或者管道内徑(jìng)與儀📞表内徑不(bú)✏️一緻。需要檢測(cè)管道内徑和儀(yí)表内徑🌂,有必要(yào)時更換儀表安(an)裝位置或加長(zhang)前、後直管段。
(3)可(kě)能的故障原因(yin)是儀表選型不(bú)合适。如果選型(xing)有💃🏻誤,常用流量(liang)在非線性區,甚(shèn)至在臨界死區(qū)附近,那麽就可(kě)能出現流量🌏波(bo)動。在工藝條件(jiàn)允許的情況下(xia),加大流量，如果(guo)流量穩定了，則(ze)更換通徑小一(yi)檔🔞的流量計。
(4)可(kě)能的原因是流(liú)體中存在液氣(qì)、液固或氣固兩(liang)相流。渦街流量(liang)計隻能測單相(xiang)流，不能測兩相(xiang)流,這是由漩㊙️渦(wo)流量計工作🐅原(yuan)理所決定的。檢(jian)測時一般憑經(jing)驗,或根據.流體(tǐ)性質及工況壓(yā)力、溫度等來判(pan)斷❓是否存在液(ye)氣、液固🔞、氣固兩(liang)相流。如介質爲(wei)液氨,輕胫等易(yi)揮發液體時,容(rong)易出現此類現(xian)象。對于液體💯，如(ru)果是液固兩相(xiang)流，一般可在流(liú)量計的.上遊🔆端(duan)加裝過濾器。如(ru)果是液氣兩相(xiang)流，則可在流量(liang)計的.上遊端加(jia)裝消氣器。
(5)可能(neng)的故障原因是(shì)流量計與流量(liàng)調節控制系統(tǒng)産生系統💛振👉蕩(dàng)。将調節控制系(xi)統的閥門開度(dù)控制器打到手(shou)動檔,當把🐉閥門(mén)開到一定值，如(rú)果流量顯示比(bi)較穩定或稍有(you)些🧑🏾‍🤝‍🧑🏼波動,那說明(ming)存在系統振蕩(dang)。一般處理的方(fāng)法是重新整定(ding)PID參數。
(6)可能的故(gù)障原因是發生(sheng)體上纏繞有纖(xian)維物。如果發生(shēng)體上纏繞着纖(xiān)維物，它将大大(dà)減弱漩渦的渦(wō)✌️漩力,由于漩渦(wō)的作用,纖⚽維物(wu)随流體擺動,從(cóng)而造成漩渦的(de)波動，流量顯示(shì)亦波動。可以㊙️拆(chāi)除檢測,清理後(hou)重新安裝。
(7)可能(néng)的故障原因是(shi)轉換放大器的(de)輸入通道損壞(huai)一‼️路。由工作🌈原(yuán)理可知,當一路(lu)信号沒有之後(hou),信噪比大大下(xia)降,背景噪☀️聲未(wei)衰減進入後面(mian)處理,尖峰㊙️脈沖(chòng)将會造成流量(liang)顯💜示的不穩定(dìng)。可以從輸入端(duān)注入人體🏃‍♂️感應(ying)信号,用以觀察(chá)😄輸出端的變化(hua)情況。實際檢修(xiū)中⭕也可以利用(yong)現場有的其✔️他(tā)類型流量計主(zhu)闆更換🥰進行檢(jiǎn)查。确定有故障(zhang),應當予以更換(huàn)🥵。
(8)可能的故障原(yuán)因是儀表參數(shù)設置錯誤。對照(zhào)說明書檢✔️測👉各(ge)🎯項參數,如有錯(cuò)誤重新設置。
2.4流(liu)量計量誤差較(jiào)大
2.3中提到的各(gè)項故障原因也(yě)都有可能是流(liu)量計量誤差大(da)的🆚因素。此外，還(hai)有可能是以下(xia)原因造成的故(gù)障。
(1)測量氣體或(huò)者蒸汽沒有實(shí)時溫度補償或(huo)固定設置溫度(du)壓力進行補償(cháng)。處理的方法是(shì)加裝溫壓補償(chang)元件或者設置(zhi)固定值補償。
(2)測(ce)量蒸汽時飽和(he)蒸汽不是飽和(he)狀态。處理的方(fāng)法是檢🐅測✔️工藝(yi)🏒流程,改變工藝(yi)條件。
(3)檢查配套(tao)的二次儀表參(cān)數設置是否正(zhèng)确。配套的.二次(ci)🚶‍♀️儀表的輸入方(fāng)式必須與流量(liang)計相對應匹配(pei),否者将會産生(sheng)誤差。
3結束語
　　通(tong)過長期的工作(zuò)實踐證明，隻要(yao)對渦街流量計(ji)的原理📞、結構、性(xìng)能有了全面深(shen)入的了解，加上(shàng)工作經驗的🔞輔(fǔ)助,就會💰有應付(fù)各種故障情況(kuang)的方法，讓渦🐉街(jiē)流量計成爲流(liu)量測量的得力(li)助手。同時對常(chang)見故障情況進(jin)行系統🚶的分析(xī)和👨‍❤️‍👨整理，也有利(lì)于對常見故障(zhang)現象有更深層(ceng)次的認識,爲今(jīn)🌈後的使用和🔴維(wei)護打下更堅實(shi)的基礎。

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