涡街流量计的选用与维修

前言：
　　在蒸汽计量过程中，某公司曾用过多种计量仪表，但由于种种原因不能达到准确计量的要求，均废止未用。2004年，经考查比较，我公司使用应力式涡街流量计进行蒸汽的计量。由于是新型引进仪表，对其性能、特点、要求及原理等方面不甚了解，在使用和维修中出现了许多问题，现将本人在工作和学习中所碰到的一些问题及解决方法总结出来，与大家共同学习。
1 涡街流量计的原理和电路构成。
1.1 工作原理：涡街流量传感器的基本原理是卡门涡街原理。在测量管中垂直插入一术状物时，流体通过术状物两侧时就会交替地产生有规律的旋涡，这种旋涡即卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体流速及柱状物的宽度可用下列公式表示：
    f=St・V/d
    式中f―――卡门涡街的释放频率（HZ）
    St―――斯特罗哈数
    V―――流体流速（m/S）
    d―――柱状物迎流面宽度（m）
　　因St是一个取决于柱体断面开关与液体性质和流速大小基本无关的常数，St在0.17～0.18之间，因此旋涡的释放频率与流速成正比，只要检出频率f就可求得流速V，由V即可求出液体体积流量。
　　流体流经柱体时，旋涡交错分离，在柱体的两侧及柱体后面的尾流中产生脉动的压力。设于柱体后面的检测探头受这种微小脉动压力的作用，使探头内的压电晶体元件受交变应力而而产生相应的交变电荷信号，检测放大器将电荷信号处理后，输出与流量成正比例的脉冲信号到积算仪显示，累积。
1.2 电路构成：
　　电荷转换器：将从压电元件输出的交变电荷信号转换成与电荷量成比例的电压信号。
　　放大器、低通滤波器：进行信号放大，消噪。
　　史密特整形器：把旋涡频率的疚电压转换成一定幅值的脉冲信号，同时因该电路对输入输出信号具有滞后作用，因此能防止由噪声产生的振荡。
　　脉冲输出放大器：将史密特整形电路输出的脉冲信号放大。
2 涡街流量计的安装及测量系统间的连接：
2.1 安装：
　　正确地选择安装点和正确安装安装传感器都是非常重要的环节，若安装失误，轻者影响测量精度，重者会影响传感器的使用寿命，甚至会损坏传感器。
2.1.1 安装地点的选择：
2.1.1.1 环境环境温度：-40℃≤T≤55℃，若爱到生产设备热辐射时，应采取隔热通风措施。
2.1.1.2 环境空气：流量计避免安装于含腐蚀性气体的环境中，若必须安装时，必须有通风措施。
2.1.1.3 机械振动和冲击：振动会产生干扰信号，若管道上的振动和冲击强烈，而介质流速双低，则可能导致干扰信号大于流量信号，造成计量误差。因此流量计应安装于振动和冲击小的场所，安装位置在5～20Hz振动频率下，要求振动加速度不大于1g，否则应采取减振措施。
2.1.2 管道安装与要求：
2.1.2.1 传感器上游侧和下游侧应有足够长的直管段。直管段的长度应符合表1。
2.1.2.2 在规定直管段长度内，管道入流与出流段目测应平直，传感器应尽量辟免安装在调节阀、半开闸阀的下游，一般情况下不在扩大管后安装传感器。
2.1.2.3 传感器可垂直、水平或其它任何角度安装，但在垂直工倾斜安装时，流体流向应自下而上。
2.1.2.4 取压点和测量点的设置，取压点应在传感器10D外，测温度应在5D以外。
2.2 接线：
2.2.1 涡街流量计测量系统之间信号连接如图2：
1、2为放大板信号输入端子，信号由压电晶体探头提供，端子C为电源端子，接积算仪的12V+或24V+B为放大板信号输出端子与积算仪f+对应，A为放大板0V端子，与积算仪的f-对应。G为放大板接地端子。放大板与积算仪间用三芯屏蔽线相连接。
2.2.2 安装传感器的管道及放大板壳体要有良好接地。（接地电阻R≤Ω）
3 涡街流量计感测器的检修：
3.1 探头的检修：
3.1.1 探头结构：如图3。探头由两片压电晶体组成，一片用于抗震，一片用于检测。探头的引线A、B是检测片的两根引线。
3.1.2 探头的检测：
3.1.2.1 万用表检测法：用万用表200MΩ档，分别测A与B、A与外壳、B与外壳的电阻，阻值为∞，若有阻值则探头损坏，用万用表2n档，测A与B电容不得值，空载时，电容应为0.15nF～0.35nF之间恒定不变。当有外界振动或流体流通时，电容值发生变化，且比0.15nF～0.35nF要大，则探头正常。
3.1.2.2 示波器检测法：将探头如图4与超低示波器相连，轻敲探头头部，若示波器屏幕上出现不规则正弦波（如图5），则说明探头完好，无类似波形则探头损坏。
3.1.2.3 整体连校检测法：在确定放大板和积算仪均是好的前提下，可将探头、放大板、积算仪按正常使用接好，用物体轻敲探头头部，积算仪频率或瞬时流量有变化，则说明探头是好的，若无变化则探头已损坏。
探头经检测确定是损坏后，不可修复。
3.2 放大板的检修。
3.2.1 放大板原理图：
    电路由电荷变换器、电压放大器、有源低通滤波器、触发整形器、电源中点电路和电压脉冲变换电路六部分构成。
3.2.1.1 电荷变换器：由运算放大器I1-1、R20、R11、R12、C11～C14构成，是一个双端输入的电荷/电压变换器，探电压电晶体输出的交变电荷信号由S1、S2输入，变换器输出与电荷量成正比的电压信号。
3.2.1.2 电压放大器：由运算放大器I1-2、R21、R22及电位器W1构成，它是一增益可调的电压放大器。
3.2.1.3 低通滤波器：由运算放大器I1-3、R31～R34、C31～C33和D31、D32构成，R31、R32、C33确定滤波器的截频点，不同口径的传感器需不同的截频点，可通过改变C32、C33实现。
3.2.1.4 触发整形单元：包含触发器（I2-1、R41、R42、C02、C41、W2）和整形器（IC3）。
3.2.1.5 电源中点电咯：检测放大器由单电源+24V供电，由运算放大器I2-2、R01、R02和C01构成电源中点电路，为委员长放大器提供+12V的中点电位。
3.2.1.6 电压脉冲/电流脉冲电器：稳压块IC4和电阻R03、R04构成恒流稳压电路，三极管T01和电阻R05组成脉冲变换放大电路，将电压脉冲转换成电流脉冲。
3.2.2 放大板检测：
　　在原理图中有四个检测点：Tp1、Tp2、Tp3、Tp4。放大板正常时，其输出波形如下：
　　当放大板出现问题时，用示波器监测上述4个测试点的波形，以判断故障出现的部位，然后按电容、二极管、稳压管、集成块、电阻的顺序检查元件，判断其好坏，更换器件，对电路进行修复。
　　另外，还有一个非常简便判断放大板好坏的方法。在已知二次表是好的情况下，可将放大板与积算仪按正常使用接好，用手触摸放大板的输入端，观察窗显示仪表的输出，若显示仪表的显示频率为50Hz或100Hz，则说明放大板完好无损，若无输出或显示其它频率，则说明放大板已坏。可按上术方法进行维修。
4 涡街流量计的选用：
　　仪表的选型是仪表应用中重要的工作。仪表在实际应用中的许多故与障与仪表的选型和错误使用有关。经过对涡街流量计两年多的使用，在其选型和使用上，我们得到了不少教训，这些对今后选择涡街、增加计量准确性，至关重要，现总结如下：
4.1 要据工艺实际状况选择流量计口径，一般情况下，所选仪表的口径应使气体最小流速不小于7m/S，液体流速不小于0.7m/S。
4.2 尽量避免正常流量产生的频率在50Hz左右，因为这样工频干扰进入仪表就不易被觉察，会造成计量误差。
4.3 实际生产中因设计管路一般偏大，所以实际流体流量会偏小，如果按原管路选择涡街口径，会造成计量不准，甚至不能计量，因此，对涡街流量计下限的确定至关重要。只有确定了其下限流量，才能选择最适合的涡街。
5 结束语：
　　通过对涡街流量计原理的描述，电路的分析，及本人在维修过程中一些方法、经验的介绍。相信大家对涡街流量计已有了一定的了解，希望这些维修方法和经验能对同行们有所提示，有所帮助。了解更多信息请登陆公司官网http://www.yb1518.com/.转载时请保留此链接！