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涡街流量计的调试与维修

发布时间:7/10/2020

1  概述

  涡街流量计,具有仪表常数稳定、容易在较恶劣的环境中保证精度、量程范围大、压力损失小、精度高、维护量小等特点,在各生产装置中使用较为普遍。另外它在测量体积流量时,几乎不受流速、密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无活动部件的简单设计,也提高了仪表的使用寿命。下面笔者就日常工作中该类型仪表运行过程中出现的一系列问题及处理问题的方法给以叙述。

2  组成及功能

   涡街流量计仪表由以下6部分组成:

   变送器壳体;涡街发生体;信号检测器;输出放大器;脉冲整形器;输入放大器。

   变送器壳体是流体管道的一部分,由于选择了合适的通径、涡街发生体的形状和尺寸比例,流体在壳体内流动时可在较宽雷诺数范围内产生稳定的涡街信号。涡街发生体使流体流经时产生涡列。信号检测器检测涡列并转换成脉冲信号。输入放大器将微弱的电信号进行放大,并滤除干扰信号。脉冲整形器将不规则的电脉冲转换为幅度和宽度一定的方波信号。输出放大器将方波信号进行放大转换为4~20mA直流电流信号输出。

3  工作原理

   在流体中插入柱状物体时,在柱状物体的两侧将交替产生有规则的旋涡列,称谓“卡门涡街现象”。卡门涡街的频率与流速成正比 。


   式中:

   F为旋涡频率;

   V为管道内平均流速;

   d为柱状体迎流面宽度;

   D为管道内径;

   St为斯特罗哈数。

   在雷诺数104~106范围内,是一个无量纲常数。

   当旋涡在柱体两侧产生时,柱体受到与流向垂直的交变升力的作用,升力的变化频率就是旋涡频率,利用埋设于柱体内的压电元件检测此升力的变化,将其转换为频率信号送人放大器,由放大器进行放大和整形,得到其频率与流速成比例的方波信号。由上式可见,通过测量涡街频率就可算出流速V,进而求出体积流量, 。

4  流量计的调试

   在管道内没有液体流动时,由于管线振动所产生的噪声使接收器反常地计数,这时就应该对仪表进行灵敏度调节。

4.1  放大器增益的调整

   一般情况下无需对放大器的增益进行调整,除非在更换了传感器之后。通过放大器板A上的AMP电位计调节放大器增益,在示波器上监视放大后的涡流波形,在zui小流量时,涡流波形的峰值约为100mVP-P。

4.2  触发电平的调整

   触发电平的增加(脉冲发生的灵敏度),会使流量的灵敏度减小。在管道内没有任何液体流动时,因管线振动,脉动流动出现噪声而造成不正常脉冲发生可以通过增加触发电平有效地进行处理。

   通过放大器板上的TRG电位计可调节触发电平,放大的涡流波形的峰值无论何时超过预先确定的触发电平,都能转换成一个脉冲。因此,由于增加触发电平,流量灵敏度就会减小。

   当触发电平80mVP-P变到350mVP-P,其结果的灵敏度将是80/350=1/4.4(灵敏度比率)倍。

   当改变灵敏度时,结果的zui小流量(可测的低限流量)约为1/(灵敏度的开平方乘以标准的zui小流量)。

4.3  零点调整

   正确的接线,通过低频信号发生器给涡街流量计输入幅度为零的信号,调整零点调节电位计,数字万用表的显示值应为4mA。

4.4  满量程的调整

   如果不知道仪表的满量程频率,可通过zui大流量,计算出满量程频率乙来调校仪表,其关系式为:

   fmax=Kmax

   正确的接线,用信号发生器输出信号至电荷放大器,加大输入信号幅值,转换输出方波,改变信号发生器的输出频率,直到频率计上显示的值是按上式计算出的满量程频率为止。此时,固定频率不变,并调整量程电位计,数字万用表的示值为20mA时为止。

5  故障现象及处理方法

(1)故障现象:通电后五指示、无输出信号。

故障原因:

   1)流量积算仪没有24VDC输出;

   2)接线有错误或断线;

   3)传感器内断线或放大器损坏;

   4)管道内无流量或流量太小。

处理措施:

   1)检查积算仪输出是否正常;

   2)重新接线;

   3)维修或更换;

   4)缩小仪表安装处的管道内径。

(2)故障现象:没有流量时有信号输出。

故障原因:

   1)仪表引线屏蔽或接地不良引人50Hz干扰;

   2)周围有强电设备或动力线;

   3)管道有强烈振动。

处理措施:

   1)加强屏蔽或接地,消除50Hz干扰;

   2)使仪表或信号线远离干扰源;

   3)采取减振、加强滤波或降低灵敏度。

(3)故障现象:流量指示值波动大。

故障原因:

   1)管道振动影响;

   2)灵敏度调得过高;

   3)传感器发生体上有附着物;

   4)压电晶片损坏;

   5)工艺过程波动大。

处理措施:

   1)加强滤波或减振;

   2)降低灵敏度;

   3)清洁传感器发生体;

   4)更换;

   5)将仪表安装在流量波动小的工艺管道上。

(4)故障现象:指示误差大。

故障原因:

   1)上游直管段长度不够;

   2)仪表常数设定有误;

   3)电源电压和负载电阻不符合要求;

   4)发生体粘污严重;

   5)放大器参数有变化;

   6)有气穴现象。

采取措施:

   1)改变安装地点,加整流器或降低使用精度,上游直管段大于5D;

   2)重新设定参数;

   3)按仪表要求提供电源电压;

   4)清洗发生体;

   5)重新调整;

   6)改变安装地点,增加人口压力。

6  在使用过程中的注意事项

   (1)仪表维修人员日常巡检过程中应严格关注涡街流量计显示板的左上角低电池指示灯是否闪光,如有闪光现象应尽快更换内部电池。

   (2)应避免工艺管道振动,仪表受到强烈冲击,会造成干扰大于流量信号现象,使仪表显示错误的流量。

   (3)在仪表投用的初始阶段,要使液体流量缓慢增加,突然增加流量会损坏仪表的涡街发生体。

   (4)为了消除杂散电流的干扰,现场布线要离开高压线,电源线和电力设备要有足够的距离。


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