前言：
在蒸汽計(jì)量過(guò)程中，我公司曾用過(guò)多種計(jì)量?jī)x表，但由于種種原因不能達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量的要求，均廢止未用。2004年，經(jīng)考查比較，我公司使用應(yīng)力式渦街流量計(jì)進(jìn)行蒸汽的計(jì)量。由于是新型引進(jìn)儀表，對(duì)其性能、特點(diǎn)、要求及原理等方面不甚了解，在使用和維修中出現(xiàn)了許多問(wèn)題，現(xiàn)將本人在工作和學(xué)習(xí)中所碰到的一些問(wèn)題及解決方法總結(jié)出來(lái)，與大家共同學(xué)習(xí)。
1 渦街流量計(jì)的原理和電路構(gòu)成。
1.1 工作原理：渦街流量傳感器的基本原理是卡門(mén)渦街原理。在測(cè)量管中垂直插入一術(shù)狀物時(shí)，流體通過(guò)術(shù)狀物兩側(cè)時(shí)就會(huì)交替地產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，這種旋渦即卡門(mén)渦街。卡門(mén)渦街的釋放頻率與流體流速及柱狀物的寬度可用下列公式表示：
f=St·V/d
式中f———卡門(mén)渦街的釋放頻率（HZ）
St———斯特羅哈數(shù)
V———流體流速（m/S）
d———柱狀物迎流面寬度（m）
因St是一個(gè)取決于柱體斷面開(kāi)關(guān)與液體性質(zhì)和流速大小基本無(wú)關(guān)的常數(shù)，St在0.17～0.18之間，因此旋渦的釋放頻率與流速成正比，只要檢出頻率f就可求得流速V，由V即可求出液體體積流量。
流體流經(jīng)柱體時(shí)，旋渦交錯(cuò)分離，在柱體的兩側(cè)及柱體后面的尾流中產(chǎn)生脈動(dòng)的壓力。設(shè)于柱體后面的檢測(cè)探頭受這種微小脈動(dòng)壓力的作用，使探頭內(nèi)的壓電晶體元件受交變應(yīng)力而而產(chǎn)生相應(yīng)的交變電荷信號(hào)，檢測(cè)放大器將電荷信號(hào)處理后，輸出與流量成正比例的脈沖信號(hào)到積算儀顯示，累積。
1.2 電路構(gòu)成：如圖1
電荷轉(zhuǎn)換器：將從壓電元件輸出的交變電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換成與電荷量成比例的電壓信號(hào)。
放大器、低通濾波器：進(jìn)行信號(hào)放大，消噪。
史密特整形器：把旋渦頻率的疚電壓轉(zhuǎn)換成一定幅值的脈沖信號(hào)，同時(shí)因該電路對(duì)輸入輸出信號(hào)具有滯后作用，因此能防止由噪聲產(chǎn)生的振蕩。
脈沖輸出放大器：將史密特整形電路輸出的脈沖信號(hào)放大。
2 渦街流量計(jì)的安裝及測(cè)量系統(tǒng)間的連接：
2.1 安裝：
正確地選擇安裝點(diǎn)和正確安裝安裝傳感器都是非常重要的環(huán)節(jié)，若安裝失誤，輕者影響測(cè)量精度，重者會(huì)影響傳感器的使用壽命，甚至?xí)p壞傳感器。
2.1.1 安裝地點(diǎn)的選擇：
2.1.1.1 環(huán)境環(huán)境溫度：-40℃≤T≤55℃，若愛(ài)到生產(chǎn)設(shè)備熱輻射時(shí)，應(yīng)采取隔熱通風(fēng)措施。
2.1.1.2 環(huán)境空氣：流量計(jì)避免安裝于含腐蝕性氣體的環(huán)境中，若必須安裝時(shí)，必須有通風(fēng)措施。
2.1.1.3 機(jī)械振動(dòng)和沖擊：振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，若管道上的振動(dòng)和沖擊強(qiáng)烈，而介質(zhì)流速雙低，則可能導(dǎo)致干擾信號(hào)大于流量信號(hào)，造成計(jì)量誤差。因此流量計(jì)應(yīng)安裝于振動(dòng)和沖擊小的場(chǎng)所，安裝位置在5～20Hz振動(dòng)頻率下，要求振動(dòng)加速度不大于1g，否則應(yīng)采取減振措施。
2.1.2 管道安裝與要求：
2.1.2.1 傳感器上游側(cè)和下游側(cè)應(yīng)有足夠長(zhǎng)的直管段。直管段的長(zhǎng)度應(yīng)符合表1。
2.1.2.2 在規(guī)定直管段長(zhǎng)度內(nèi)，管道入流與出流段目測(cè)應(yīng)平直，傳感器應(yīng)盡量辟免安裝在調(diào)節(jié)閥、半開(kāi)閘閥的下游，一般情況下不在擴(kuò)大管后安裝傳感器。
2.1.2.3 傳感器可垂直、水平或其它任何角度安裝，但在垂直工傾斜安裝時(shí)，流體流向應(yīng)自下而上。
2.1.2.4 取壓點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置，取壓點(diǎn)應(yīng)在傳感器10D外，測(cè)溫度應(yīng)在5D以外。
2.2 接線：
2.2.1 渦街流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)之間信號(hào)連接如圖2：
1、2為放大板信號(hào)輸入端子，信號(hào)由壓電晶體探頭提供，端子C為電源端子，接積算儀的12V+或24V+B為放大板信號(hào)輸出端子與積算儀f+對(duì)應(yīng)，A為放大板0V端子，與積算儀的f-對(duì)應(yīng)。G為放大板接地端子。放大板與積算儀間用三芯屏蔽線相連接。
2.2.2 安裝傳感器的管道及放大板殼體要有良好接地。（接地電阻R≤Ω）
3 渦街流量感測(cè)器的檢修：
3.1 探頭的檢修：
3.1.1 探頭結(jié)構(gòu)：如圖3。探頭由兩片壓電晶體組成，一片用于抗震，一片用于檢測(cè)。探頭的引線A、B是檢測(cè)片的兩根引線。
3.1.2 探頭的檢測(cè)：
3.1.2.1 萬(wàn)用表檢測(cè)法：用萬(wàn)用表200MΩ檔，分別測(cè)A與B、A與外殼、B與外殼的電阻，阻值為∞，若有阻值則探頭損壞，用萬(wàn)用表2n檔，測(cè)A與B電容不得值，空載時(shí)，電容應(yīng)為0.15nF～0.35nF之間恒定不變。當(dāng)有外界振動(dòng)或流體流通時(shí)，電容值發(fā)生變化，且比0.15nF～0.35nF要大，則探頭正常。
3.1.2.2 示波器檢測(cè)法：將探頭如圖4與超低示波器相連，輕敲探頭頭部，若示波器屏幕上出現(xiàn)不規(guī)則正弦波（如圖5），則說(shuō)明探頭完好，無(wú)類似波形則探頭損壞。
3.1.2.3 整體連校檢測(cè)法：在確定放大板和積算儀均是好的前提下，可將探頭、放大板、積算儀按正常使用接好，用物體輕敲探頭頭部，積算儀頻率或瞬時(shí)流量有變化，則說(shuō)明探頭是好的，若無(wú)變化則探頭已損壞。
探頭經(jīng)檢測(cè)確定是損壞后，不可修復(fù)。
3.2 放大板的檢修。
3.2.1 放大板原理圖：（如圖6）
電路由電荷變換器、電壓放大器、有源低通濾波器、觸發(fā)整形器、電源中點(diǎn)電路和電壓脈沖變換電路六部分構(gòu)成。
3.2.1.1 電荷變換器：由運(yùn)算放大器I1-1、R20、R11、R12、C11～C14構(gòu)成，是一個(gè)雙端輸入的電荷/電壓變換器，探電壓電晶體輸出的交變電荷信號(hào)由S1、S2輸入，變換器輸出與電荷量成正比的電壓信號(hào)。
3.2.1.2 電壓放大器：由運(yùn)算放大器I1-2、R21、R22及電位器W1構(gòu)成，它是一增益可調(diào)的電壓放大器。
3.2.1.3 低通濾波器：由運(yùn)算放大器I1-3、R31～R34、C31～C33和D31、D32構(gòu)成，R31、R32、C33確定濾波器的截頻點(diǎn)，不同口徑的傳感器需不同的截頻點(diǎn)，可通過(guò)改變C32、C33實(shí)現(xiàn)。
3.2.1.4 觸發(fā)整形單元：包含觸發(fā)器（I2-1、R41、R42、C02、C41、W2）和整形器（IC3）。
3.2.1.5 電源中點(diǎn)電咯：檢測(cè)放大器由單電源+24V供電，由運(yùn)算放大器I2-2、R01、R02和C01構(gòu)成電源中點(diǎn)電路，為委員長(zhǎng)放大器提供+12V的中點(diǎn)電位。
3.2.1.6 電壓脈沖/電流脈沖電器：穩(wěn)壓塊IC4和電阻R03、R04構(gòu)成恒流穩(wěn)壓電路，三極管T01和電阻R05組成脈沖變換放大電路，將電壓脈沖轉(zhuǎn)換成電流脈沖。
3.2.2 放大板檢測(cè)：
在原理圖中有四個(gè)檢測(cè)點(diǎn)：Tp1、Tp2、Tp3、Tp4。放大板正常時(shí)，其輸出波形如下：（圖7）
當(dāng)放大板出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，用示波器監(jiān)測(cè)上述4個(gè)測(cè)試點(diǎn)的波形，以判斷故障出現(xiàn)的部位，然后按電容、二極管、穩(wěn)壓管、集成塊、電阻的順序檢查元件，判斷其好壞，更換器件，對(duì)電路進(jìn)行修復(fù)。
另外，還有一個(gè)非常簡(jiǎn)便判斷放大板好壞的方法。在已知二次表是好的情況下，可將放大板與積算儀按正常使用接好，用手觸摸放大板的輸入端，觀察窗顯示儀表的輸出，若顯示儀表的顯示頻率為50Hz或100Hz，則說(shuō)明放大板完好無(wú)損，若無(wú)輸出或顯示其它頻率，則說(shuō)明放大板已壞。可按上術(shù)方法進(jìn)行維修。
4 渦街流量計(jì)的選用：
儀表的選型是儀表應(yīng)用中重要的工作。儀表在實(shí)際應(yīng)用中的許多故與障與儀表的選型和錯(cuò)誤使用有關(guān)。經(jīng)過(guò)對(duì)渦街流量計(jì)兩年多的使用，在其選型和使用上，我們得到了不少教訓(xùn)，這些對(duì)今后選擇渦街、增加計(jì)量準(zhǔn)確性，至關(guān)重要，現(xiàn)總結(jié)如下：
4.1 要據(jù)工藝實(shí)際狀況選擇流量計(jì)口徑，一般情況下，所選儀表的口徑應(yīng)使氣體zui小流速不小于7m/S，液體流速不小于0.7m/S。
4.2 盡量避免正常流量產(chǎn)生的頻率在50Hz左右，因?yàn)檫@樣工頻干擾進(jìn)入儀表就不易被覺(jué)察，會(huì)造成計(jì)量誤差。
4.3 實(shí)際生產(chǎn)中因設(shè)計(jì)管路一般偏大，所以實(shí)際流體流量會(huì)偏小，如果按原管路選擇渦街口徑，會(huì)造成計(jì)量不準(zhǔn)，甚至不能計(jì)量，因此，對(duì)渦街流量計(jì)下限的確定至關(guān)重要。只有確定了其下限流量，才能選擇的渦街。
5 結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)對(duì)渦街流量計(jì)原理的描述，電路的分析，及本人在維修過(guò)程中一些方法、經(jīng)驗(yàn)的介紹。相信大家對(duì)渦街流量計(jì)已有了一定的了解，希望這些維修方法和經(jīng)驗(yàn)?zāi)軐?duì)同行們有所提示，有所幫助。
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