涡街流量计

1. 涡街流量计

2. 系统概述 • 海水淡化的涡街流量计主要用于主体系统减温减压站二部，东辉涡街流量计。

3. 测量原理 • 流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为f，被测介质平均流速为U1 ，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到以下关系式：

4. f=SrU1/d=SrU/md （1） • 　　式中　U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s； • Sr--斯特劳哈尔数； • m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比 • 　　管道内体积流量qv为 • qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2) • K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3) • 　　式中 K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。

5. 在特定的流动条件下，一部分流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进（旋涡进动）流量计和射流流量计。在特定的流动条件下，一部分流体动能转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。目前流体振动流量计有三类：涡街流量计、旋进（旋涡进动）流量计和射流流量计。

6. 高温(H)型传感器的独具特点： • 被测流体介质工作温度范围宽。 • 被测介质最高温度和最低温度超过目前同类产品的极限温度(-40℃~350℃)，最高使用温度 400℃，一直可达到 450℃，最低温度可达到 -200℃，容括了《JB/T9249--1999涡街流量传感器》国家标准中的工作温度范围值。 • 不断流可在线维修。

7. 当传感器在使用过程中被怀疑检测探头体有故障时，无须停工停产、无须断流卸压即可进行维修更换，特别适用于在要求连续生产、不能停工停产断流维修的场合下使用，极大地拓展了应力式涡街流量传感器的应用范围。 • 该型传感器同时具备我我厂目前制造生产的宽量程(K)型传感器所有的专利技术、工艺和特点。 • 该型传感器具有使用维修操作简便安全、可靠性和实用性强的优点。

8. 宽量程型应力式涡街流量传感器： • 一般特点： • 结构简单牢固，无运动磨损部件，使用寿命长。 • 测量精度高，阻力损失小。 • 安装方便，维修量小，检定周期长。 • 可远距离传输流量信号，能与计算机联用，实现集中管理。

9. 涡街流量计的安装要求 • 安装传感器的直管段应尽可能的与传感器通径（DN）一致。若无法一致时，应采用比传感器通径略大的管径，误差要不大于3%并不超过5mm。 • 被测介质含有较多杂质时，应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器。 • 传感器应尽量避免安装在有机械振动的管道上，并尽量避开强电磁干扰。

10. 当振动不能避免时，应考虑在传感器前后约2DN处的直管段上加固定支架。当振动不能避免时，应考虑在传感器前后约2DN处的直管段上加固定支架。 • 传感器上游应尽量避免安装调节阀或半开阀门。调节阀或半开阀门安装在传感器的8DN（通径的8倍）之后。

11. 涡街流量计的安装步骤 • 将配备的专用法兰分别焊接到上游和下游的直管段上，应使专用法兰与直管段的内径严格保持垂直和同心。 • 将传感器夹装在焊有专用法兰的上、下游直管段上，并用螺栓紧固。应使上游和下游直管段与传感器保持同心。 • 应注意传感器的流向标志与管道内流体的流向一致。

12. 涡街流量计的优点 • 有良好的介质适应能力，无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量，配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量，是节流式流量计的理想替代产品。

13. 涡街流量计常见故障主要有：1、指示长期不准； 2、始终无指示； 3、指示大范围波动，无法读数； 4、指示不回零； 5、小流量时无指示； 6、大流量时指示还可以，小流量时指示不准； 7 、流量变化时指示变化跟不上； 8、仪表K系数无法确定，多处资料均不一致。

14. 故障问题与处理 • 选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动，使得选择大了―个规格，实际选型应选择尽可能小的口径，以提高测量精度。 • 安装方面的问题。主要是传感器前面的直管段长度不够，影响测量精度。 • 参数整定方向的原因。由于参数错误，导致仪表指示有误．参数错误使得二次表满度频率计算错误。

15. 二次仪表故障。这部分故障较多，包括：一次仪表电路板有断线之处，量程设定有个别位显示坏，K系数设定有个别位显示坏，使得无法确定量程设定以及K系数设定。二次仪表故障。这部分故障较多，包括：一次仪表电路板有断线之处，量程设定有个别位显示坏，K系数设定有个别位显示坏，使得无法确定量程设定以及K系数设定。 • 四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好，仔细检查，有的接头实际已松动造成回路中断，有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上，也使得回路中断。

16. 由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行，再加上受到灰尘的影响，造成平轴电缆故障，通过清洗或者更换平轴电线，问题得以解决。由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行，再加上受到灰尘的影响，造成平轴电缆故障，通过清洗或者更换平轴电线，问题得以解决。 • 使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分，由于环境湿度大，造成线路板受潮。 • 由于现场调校不好，或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好．或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动，造成指示问题。

17. 涡街流量计测量气体或蒸汽时，需要同时测量介质压力和温度，对压力和温度测点位置的要求：压力温度测点，应按照涡街流量计生产厂家在安装使用说明书中指定的位置设置。温度测点应设在流量计后3-5D，太靠近流量计，温度计套管会影响流量计的信号质量，温度测点离流量计太远，则测得温度可能与流量计处温度有差异。压力测点则必须完全按照厂家指定位置设置，否则会产生附加的测量误差。由于流量计前后有压力差，因此流量计前后压力不同，介质密度也不同。涡街流量计测量气体或蒸汽时，需要同时测量介质压力和温度，对压力和温度测点位置的要求：压力温度测点，应按照涡街流量计生产厂家在安装使用说明书中指定的位置设置。温度测点应设在流量计后3-5D，太靠近流量计，温度计套管会影响流量计的信号质量，温度测点离流量计太远，则测得温度可能与流量计处温度有差异。压力测点则必须完全按照厂家指定位置设置，否则会产生附加的测量误差。由于流量计前后有压力差，因此流量计前后压力不同，介质密度也不同。

18. 故障判断与处理 • 1.涡街流量计故障判断及处理(通电后，无流量时有信号输出) • ( 1 )接通电源，阀门未开，有信号输出 • ①传感器(或检测元件)输出信号的屏蔽或接地不良，引人了外界电磁干扰; • ②仪表过于靠近强电设备或高频设备，空间电磁辐射干扰，对仪表造成影响;

19. ③安装管道有较强的振动; • ④转换器的灵敏度过高，对干扰信号灵敏过高; • 应采取的措施是加强屏蔽和接地，消除管道振动，调整降低转换器的灵敏度。 • ( 2 )处于间歇工作状态的涡街流量计，电源未断，阀门关闭，输出信号不回零 • 这种现象可能的原因与第( 1)种现象相同，主要原因可能是管道振荡影响和外界电磁干扰。应采取调低转换器的灵敏度，提高整形电路的触发电平，可抑制噪声，克服间歇期间的误触发。

20. ( 3 )通电状态下，关断下游阀门，输出不回零，关上游阀门输出回零 • 这主要来自祸街流量计上游流体脉动压力的影响。如果涡街流量计安装在T型支管上，且上游主管有压力脉动，或者是涡街流量计的上游有脉动的动力源(如活塞式泵或罗茨风机)时，脉动压力造成涡街流量计的假信号。解决的办法就是：把下游阀门安装到涡街流量计的上游，在停机时关闭上游的阀门，，隔绝脉动压力的影响。但安装时，上游阀门应尽量远离涡街流量计，并保证足够的直管段长度。

21. ( 4 )通电状态下，关上游阀门输出不回零，只有关下游阀门输出回零 • 这种故障是管内流体扰动引起的，扰动来自涡街流量计下游管道。在管网中如果涡街流量计下游直管段较短且出口与管网中其他管道的阀门相距较近，则这些管道内流体扰动(例如下游其他管道中的阀门开、关、调节阀的频繁动作)传到涡街流量计检测元件，引起假信号。解决办法是加长下游直管段，减小流体扰动的影响。

22. 2 .涡街流量计故障判断及处理(通电通流后无输出信号) • 这种故障的出现，有以下几方面原因： • (1)电源断线，实际上电源并未加到转换器上，即转换器未工作; • (2)电源线接错; • (3)检测元件与转换器输人端之间的信号线断线，信号未加到前置放大器输人端; • (4) 转换器中某部件(例如，放大电路、滤波电路、整形电路、输出电路等的某些元件失效;

23. (5)管道中无流量或流量太小; • (6) 管道堵塞，检测元件被卡死; • (7) 力检测元件损坏; • 以上七种故障中的六种均属硬故障，比较容易发现，处理方法也相对简单。第五种故障比较麻烦，特别是“流量太小”这一故障原因，如果不是因阀门开度太小所致，就牵涉到选表问题。要彻底解决，就需要重新选择量程合适的仪表，对工艺管道进行缩径，重新安装。

24. 3 .涡街流量计输出(或指示)信号不随流量变化。这种故障的出现有以下几方面原因：) • 故障判断及处理(通电、通流后， • (1 )由于信号线的屏蔽层接地不良或接地点选择不合适，外界电磁干扰十分严重(例如 50Hz工频干扰)，完全抑制了微弱的涡街信号，输出信号全被噪声干扰淹没，这时调节阀门开度、仪表的增益，都无济于事。 • (2)检测元件与转换器之间的连接断线，前置放大器的输人端开路，或检测元件有一根信号线与地短接造成前置放大器输人严重失衡，共模干扰趁机而人，涡街信号被噪声干扰压制，输出端完全被干扰控制。

25. (3 )前置放大器的增益过高，产生自激振荡现象，输出被锁定在自激频率上。 • 以上三方面，属于电气方面的原因引起的故障，只有加强屏蔽与接地，合理走线，减小或消除干扰，仪表正常工作才能恢复。 • (4)管道(或环境)的强烈振动，当振动方向与仪表检测元件的敏感方向一致时，振动把涡街信号完全抑制，输出信号就是振动频率信号。调整阀门开度也不能改变输出。 • 解决的方法是，采用减振措施(加管道防振座、固定管道)，弄清振动方向，把涡街流量计的传感器绕管轴转动士 90 ℃，把检测元件敏感方向调整到与振动方向相垂直，可减小振动的影响口或适当降低前置放大器的增益和触发灵敏度。采取以上措施可消除振动影响。

26. (5) 脉动流对涡街信号的“锁定”在没有采取有效抑制脉动流影响的情况下，脉动流对旋涡稳定分离的破坏作用不可低估，如果脉动频率与涡街信号频率合拍，可能把涡街信号“锁定”在该频率附近，这时调节阀门和仪表灵敏度，输出信号频率都不会改变。 • 解决方法是如本章第一节所介绍的那样，在仪表的安装管道设计、施工时采取吸收或降低流体脉动的措施。 • 4. 涡街流量计故障判断及处理(输出信号不规则、不稳定)

27. 信号不规则主要表现在涡街流量计输出的脉冲信号不规则，脉冲宽度宽窄严重不均，有时有多波、有时有漏波;用频率计测量信号频率时，频率值有明显跳动，显示数字分散度较大;模拟输出信号指示值时大时小，不稳定。信号不规则主要表现在涡街流量计输出的脉冲信号不规则，脉冲宽度宽窄严重不均，有时有多波、有时有漏波;用频率计测量信号频率时，频率值有明显跳动，显示数字分散度较大;模拟输出信号指示值时大时小，不稳定。 • 产生这种现象的原因较多，我们分别进行讨论。 • (1) 电气方面的原因 • 电磁干扰的影响，干扰噪声与涡街信号相叠加，使信号时强时弱，出现输出脉冲信号有多波和漏波现象。另外，前置放大器的滤波参数设置、增益和灵敏度调整不合适，也会出现多波和漏波现象。

28. (2) 检测元件的原因 • 检测元件被沾污、受潮，灵敏度降低，输出信号减弱，造成漏波; • 检测元件灵敏度过高，一些无用的扰动，主旋涡以外的子旋涡及流体噪声都被检测，造成多波现象扩检测元件引线接触不良、检测元件松动等，造成信号时大时小。 • (3)安装方面的原因 • 安装时仪表的测量管与配管不同心、密封垫凸人管内、引起流体扰动、·产生附加旋涡; • 测量管道内液体不满管、旋涡不能规则分离; • 仪表安装位置与动力源相距过近，管道振动、流场扰动; • 安装管道的上、下游直管段长度不足，阻流件产生扰动，影响涡街的稳定性。 • (4)一工艺方面的原因 • 管内流量不稳定;工况参数变化大，流量变化大。

29. (5) 流体的原因 • 流体中有块状、团状或带状杂物，冲击、一缠绕发生体和检测元件，涡街不能稳定分离; • 存在两相流或多相流，流型多变，涡街信号不稳定; • 测量液体流量时，工作压力低、流速较高、可能产生气穴现象。 • 以上这些故障原因有的可通过调整仪表的参数解决;有的需要与客户密切配合、调整工艺流程、几改变仪表安装位置才有可能解决;而有的则是选表问题，例如对于严重的多相流、脏污流、脉动流，选用涡街流量计是不合适的。

30. 5 .涡街流量计故障判断及处理(测量误差大) • 测量误差大的问题，产生的原因也是多方面的。 • (1) 仪表方面的原因 • 仪表超过检定周期，仪表系数 K 发生了变化; • 设定的参数(例如测量管内径 , 标准状态密度和仪表系数)有误; • 模拟转换电路的零点漂移或量程调整不对; • 供电电源过大地偏离额定值或纹波过大。 • 以上这几种原因会直接给仪表带来测量误差。应把仪表迅速送检，及时检查设定的各种参数，定期校正仪表的零点和量程，保持仪表的完好率。

31. (2 )安装方面的原因 • 上、下游直管段长度不够. • 仪表测量管内径与配管内径偏差大; • 安装不同心、密封垫凸人管内; • 仪表流向装反; • 检测元件被杂质覆盖; • 检测灵敏度降低，小流量漏计; • 管道泄漏(例如安装在地下的管道，小的泄漏不被发现)，阀门泄漏，旁通阀泄漏造成累积流量(总量)偏小; • 存在两相流、脉动流影响准确计量; • 测量管内壁和发生体被腐蚀，发生体表面有沉积物附着，几何参数发生变化，改变了仪表系数，造成测量误差。

32. 6 .涡街流量计故障判断及处理(测量管道泄漏) • 经长期的应用，测量管道发生泄漏也属常见故障，其原因可能有： • (1) 管内压力过高; • (2)管内流体温度过高或管内流体温度变化过快过大，容易引起紧固件松动; • (3) 密封件失效; • (4) 表体或检测元件被腐蚀; • 出现测量管道泄漏，应及时修复，以免酿成其他事故。

33. 7 .涡街流量计故障判断及处理(传感器发止异常的啸叫声) • (1) 流速过高，引起发生体或检测元件颤动; • (2)管道内发生气穴现象; • (3)发生体或检测元件松动; • 当这种现象发生时，为避免造成发生体或检测元件的损坏，首先应调整阀门，把流量减小，流速降低，再进一步查明原因。

34. 对于高粘度的介质，采用涡街流量计应注意之处：对于高粘度的介质，采用涡街流量计应注意之处： • 涡街流量计不适用于高粘度介质，这里的“高粘度”是指运动粘度高。 • 对液体而言，运动粘度应在50cst以下（常温水仅为1cst）。 • 粘稠的液体，如重油，在常温下运动粘度很高，如需采用涡街流量计，必须将其加热到120℃以上，使其运动粘度降到10cst以下。

35. 以上是对涡街流量计的解析谢谢！