美國羅斯蒙特渦街流量計的工作原理和故障處理

一、概況

在煉油、化工等生產(chǎn)過程中，對管道內(nèi)液體和氣體的流量進行測量和控制是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的重要組成部分。羅斯蒙特渦街流量計在塔西南化肥廠應(yīng)用范圍越來越廣泛，生產(chǎn)中遇到的問題也越來越多，加之安裝、使用、維護人員的水平差異，使得出現(xiàn)的問題不能迅速解決，一定程度上影響了生產(chǎn)的正常進行。

二、流量檢測系統(tǒng)的組成及工作原理

檢測系統(tǒng)由渦街流量計和配套的DCS系統(tǒng)組成。渦街流量計由漩渦發(fā)生體、漩渦頻率檢測元件及信號處理電路等幾部分組成。渦街流量計又稱卡門旋渦流量計，它是流體自然振蕩的原理制成的一種旋渦分離型流量計。當(dāng)流體以足夠大的流速流過柱狀物體時，在柱狀物體的后面，沿兩條平行直線上產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的渦列，稱為“卡門渦街現(xiàn)象”。其漩渦頻率正比于流體的平均流速及發(fā)生體的迎流寬度d，有如下關(guān)系:f = Stv/d

式中: f ———渦街頻率，Hz；

d ———漩渦發(fā)生體寬度，m；

v ———流體的平均流速，m/s；

St ———斯特勞哈爾數(shù)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－

0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=（f l/Re）。

當(dāng)雷諾數(shù)Re在102-105范圍內(nèi)，St值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102-105，旋渦頻率f＝0.2v/d。

由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。

渦街流量計由檢測器、放大器和轉(zhuǎn)換器等組成，當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時，利用壓電傳感器測出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，直接以數(shù)字輸出，與數(shù)字顯示儀表配套，也可以通過D/A轉(zhuǎn)換成4～20mA DC輸出，以便進行測量指示、記錄、積算和控制等。

三、在實際應(yīng)用中所遇問題及解決方案

羅斯蒙特8800C型渦街流量計具有無阻塞設(shè)計，整個表體是一體化鑄件或全焊接結(jié)構(gòu)，是渦街流量計市場上wei一的無孔，無縫隙的設(shè)計，還具有超級抗振性能，可在線更換傳感器以及診斷功能強等優(yōu)勢。在我廠共安裝了32臺，主要用于測量蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等。下面結(jié)合我廠多年的使用，談?wù)劻_斯蒙

特8800C型渦街流量計出現(xiàn)的常見故障及處理方法。故障類型可分為系統(tǒng)故障和儀表故障兩大類，出現(xiàn)故障后應(yīng)首先檢查系統(tǒng)故障，如果查不出問題再檢查是否是儀表故障。系統(tǒng)故障包括：回路儀表接線問題、電磁干擾影響、供電問題、參數(shù)設(shè)置、安全柵、卡件、通道等故障。儀表故障包括：渦街發(fā)生體、電子部件、傳感器、同軸電纜等故障。

另外析檢查儀表故障之前，要向現(xiàn)場操作工人了解生產(chǎn)的負荷及原料的參數(shù)變化情況，查看故障儀表的記錄曲線，進行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。

1.渦街流量計指示值不穩(wěn)定，時有時無

相應(yīng)的處理方法：首先詢問工藝操作有無變化，如當(dāng)時工藝操作沒有變化，則很可能是儀表控制系統(tǒng)本身的故障。其次檢查回路儀表接線是否接觸不良有生銹、松動，然后用兆歐表檢查回路儀表接線。若以上正常。再次檢查傳感器到電子部件的同軸電纜及傳感器（如圖所示）。

在我廠用于蒸汽測量的渦街流量計就出現(xiàn)過由于高溫而造成傳感器電纜老化折斷及同軸電纜烤焦使指示值時有時無。更換后儀表就可正常工作。

2.工藝有流量，渦街流量計無指示值

相應(yīng)的處理方法：首先檢查儀表供電是否正常。

其次檢查回路儀表接線是否正常，有無斷線。再次人為改變一下參數(shù)，看是否有指示，如果沒有指示，檢查參數(shù)設(shè)置，是否參數(shù)設(shè)置不正確，或者小信號切除過大。在我廠就出現(xiàn)過小信號切除過大的情況，降低小信號切除后儀表指示正常。

若以上均正常，就要檢查傳感器到電子部件的同軸電纜及傳感器是否損壞，用數(shù)字萬用表測量傳感器應(yīng)大于1兆歐。

3.工藝無流量，渦街流量計有指示值

相應(yīng)的處理方法：首先檢查參數(shù)設(shè)置，是否參數(shù)設(shè)置不正確，或者小信號切除過小、靈敏度是否過高。

其次檢查儀表接地，是否是接地不良引入干擾。

再次檢查環(huán)境是否有強電磁干擾，如有大功率電器或變頻器等強電設(shè)備。

然后檢查管道是否有強烈的機械振動。

4.測量誤差大

相應(yīng)的處理方法：首先檢查參數(shù)設(shè)置，是否參數(shù)設(shè)置不正確，如一次儀表與DCS上的量程設(shè)置不一致。

其次檢查確認測量的工藝介質(zhì)是過熱蒸汽還是飽和蒸汽，飽和蒸汽在管道中傳輸時，由于散熱而溫度降低，壓力下降，并出現(xiàn)凝結(jié)水的密度遠大于蒸汽，因而，蒸汽凝結(jié)將導(dǎo)致蒸汽流量明顯變小。這時可以修改密度、溫度及K系數(shù)來進行修正。此類故障在我廠曾出現(xiàn)過。

再次檢查傳感器是否沾污或損傷。拆下傳感器進行清洗。（如圖所示）

四、渦街流量選型

選型主要包括渦街流量計的傳感器選擇一體式還是分體式、傳感器輸出信號類型。渦街流量計選型時要注明管道的口徑、連接面標(biāo)準(zhǔn)及等級、被測量介質(zhì)的名稱及介質(zhì)的狀態(tài)、測量單位、工況下介質(zhì)的密度、測量范圍、工作溫度、工作壓力、小流量、正常流量、大流量、、電氣連接標(biāo)準(zhǔn)、防護等級及防爆類別如果選型不正確，渦街流量計會產(chǎn)生測量誤差。

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