渦街流量計的調(diào)試與維修

  1  概述
    VXW系列渦街流量計，具有儀表常數(shù)穩(wěn)定、容易在較惡劣的環(huán)境中保證精度、量程范圍大、壓力損失小、精度高、維護量小等特點，在各生產(chǎn)裝置中使用較為普遍。另外它在測量體積流量時，幾乎不受流速、密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無活動部件的簡單設(shè)計，也提高了儀表的使用壽命。下面筆者就日常工作中該類型儀表運行過程中出現(xiàn)的一系列問題及處理問題的方法給以敘述。
2  組成及功能
    渦街流量計儀表由以下6部分組成：
    變送器殼體；渦街發(fā)生體；信號檢測器；輸出放大器；脈沖整形器；輸入放大器。
    變送器殼體是流體管道的一部分，由于選擇了合適的通徑、渦街發(fā)生體的形狀和尺寸比例，流體在殼體內(nèi)流動時可在較寬雷諾數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的渦街信號。渦街發(fā)生體使流體流經(jīng)時產(chǎn)生渦列。信號檢測器檢測渦列并轉(zhuǎn)換成脈沖信號。輸入放大器將微弱的電信號進行放大，并濾除干擾信號。脈沖整形器將不規(guī)則的電脈沖轉(zhuǎn)換為幅度和寬度一定的方波信號。輸出放大器將方波信號進行放大轉(zhuǎn)換為4～20mA直流電流信號輸出。
3  工作原理
    在流體中插入柱狀物體時，在柱狀物體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦列，稱謂“卡門渦街現(xiàn)象”。卡門渦街的頻率與流速成正比 。


    式中：
    F為旋渦頻率；
    V為管道內(nèi)平均流速；
    d為柱狀體迎流面寬度；
    D為管道內(nèi)徑；
    St為斯特羅哈數(shù)。
    在雷諾數(shù)104～106范圍內(nèi)，是一個無量綱常數(shù)。
    當(dāng)旋渦在柱體兩側(cè)產(chǎn)生時，柱體受到與流向垂直的交變升力的作用，升力的變化頻率就是旋渦頻率，利用埋設(shè)于柱體內(nèi)的壓電元件檢測此升力的變化，將其轉(zhuǎn)換為頻率信號送人放大器，由放大器進行放大和整形，得到其頻率與流速成比例的方波信號。由上式可見，通過測量渦街頻率就可算出流速V，進而求出體積流量， 。
4  流量計的調(diào)試
    在管道內(nèi)沒有液體流動時，由于管線振動所產(chǎn)生的噪聲使接收器反常地計數(shù)，這時就應(yīng)該對儀表進行靈敏度調(diào)節(jié)。
4.1  放大器增益的調(diào)整
    一般情況下無需對放大器的增益進行調(diào)整，除非在更換了傳感器之后。通過放大器板A上的AMP電位計調(diào)節(jié)放大器增益，在示波器上監(jiān)視放大后的渦流波形，在zui小流量時，渦流波形的峰值約為100mVP-P。
4.2  觸發(fā)電平的調(diào)整
    觸發(fā)電平的增加(脈沖發(fā)生的靈敏度)，會使流量的靈敏度減小。在管道內(nèi)沒有任何液體流動時，因管線振動，脈動流動出現(xiàn)噪聲而造成不正常脈沖發(fā)生可以通過增加觸發(fā)電平有效地進行處理。
    通過放大器板上的TRG電位計可調(diào)節(jié)觸發(fā)電平，放大的渦流波形的峰值無論何時超過預(yù)先確定的觸發(fā)電平，都能轉(zhuǎn)換成一個脈沖。因此，由于增加觸發(fā)電平，流量靈敏度就會減小。
    當(dāng)觸發(fā)電平80mVP-P變到350mVP-P，其結(jié)果的靈敏度將是80/350＝1/4.4(靈敏度比率)倍。
    當(dāng)改變靈敏度時，結(jié)果的zui小流量(可測的低限流量)約為1/(靈敏度的開平方乘以標(biāo)準(zhǔn)的zui小流量)。
4.3  零點調(diào)整
    正確的接線，通過低頻信號發(fā)生器給渦街流量計輸入幅度為零的信號，調(diào)整零點調(diào)節(jié)電位計，數(shù)字萬用表的顯示值應(yīng)為4mA。
4.4  滿量程的調(diào)整
    如果不知道儀表的滿量程頻率，可通過zui大流量，計算出滿量程頻率乙來調(diào)校儀表，其關(guān)系式為：
    fmax＝Kmax
    正確的接線，用信號發(fā)生器輸出信號至電荷放大器，加大輸入信號幅值，轉(zhuǎn)換輸出方波，改變信號發(fā)生器的輸出頻率，直到頻率計上顯示的值是按上式計算出的滿量程頻率為止。此時，固定頻率不變，并調(diào)整量程電位計，數(shù)字萬用表的示值為20mA時為止。
5  故障現(xiàn)象及處理方法
(1)故障現(xiàn)象：通電后五指示、無輸出信號。
故障原因：
    1)流量積算儀沒有24VDC輸出；
    2)接線有錯誤或斷線；
    3)傳感器內(nèi)斷線或放大器損壞；
    4)管道內(nèi)無流量或流量太小。
處理措施：
    1)檢查積算儀輸出是否正常；
    2)重新接線；
    3)維修或更換；
    4)縮小儀表安裝處的管道內(nèi)徑。
(2)故障現(xiàn)象：沒有流量時有信號輸出。
故障原因：
    1)儀表引線屏蔽或接地不良引人50Hz干擾；
    2)周圍有強電設(shè)備或動力線；
    3)管道有強烈振動。
處理措施：
    1)加強屏蔽或接地，消除50Hz干擾；
    2)使儀表或信號線遠(yuǎn)離干擾源；
    3)采取減振、加強濾波或降低靈敏度。
(3)故障現(xiàn)象：流量指示值波動大。
故障原因：
    1)管道振動影響；
    2)靈敏度調(diào)得過高；
    3)傳感器發(fā)生體上有附著物；
    4)壓電晶片損壞；
    5)工藝過程波動大。
處理措施：
    1)加強濾波或減振；
    2)降低靈敏度；
    3)清潔傳感器發(fā)生體；
    4)更換；
    5)將儀表安裝在流量波動小的工藝管道上。
(4)故障現(xiàn)象：指示誤差大。
故障原因：
    1)上游直管段長度不夠；
    2)儀表常數(shù)設(shè)定有誤；
    3)電源電壓和負(fù)載電阻不符合要求；
    4)發(fā)生體粘污嚴(yán)重；
    5)放大器參數(shù)有變化；
    6)有氣穴現(xiàn)象。
采取措施：
    1)改變安裝地點，加整流器或降低使用精度，上游直管段大于5D；
    2)重新設(shè)定參數(shù)；
    3)按儀表要求提供電源電壓；
    4)清洗發(fā)生體；
    5)重新調(diào)整；
    6)改變安裝地點，增加人口壓力。
6  在使用過程中的注意事項
    (1)儀表維修人員日常巡檢過程中應(yīng)嚴(yán)格關(guān)注渦街流量計顯示板的左上角低電池指示燈是否閃光，如有閃光現(xiàn)象應(yīng)盡快更換內(nèi)部電池。
    (2)應(yīng)避免工藝管道振動，儀表受到強烈沖擊，會造成干擾大于流量信號現(xiàn)象，使儀表顯示錯誤的流量。
    (3)在儀表投用的初始階段，要使液體流量緩慢增加，突然增加流量會損壞儀表的渦街發(fā)生體。
    (4)為了消除雜散電流的干擾，現(xiàn)場布線要離開高壓線，電源線和電力設(shè)備要有足夠的距離。