美國(guó)羅斯蒙特ROSEMOUNT渦街流量計(jì)的工作原理和常見(jiàn)故障處理

一、概況

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

二、流量檢測(cè)系統(tǒng)的組成及工作原理

檢測(cè)系統(tǒng)由渦街流量計(jì)和配套的DCS系統(tǒng)組成。渦街流量計(jì)由漩渦發(fā)生體、漩渦頻率檢測(cè)元件及信號(hào)處理電路等幾部分組成。渦街流量計(jì)又稱(chēng)卡門(mén)旋渦流量計(jì)，它是流體自然振蕩的原理制成的一種旋渦分離型流量計(jì)。當(dāng)流體以足夠大的流速流過(guò)柱狀物體時(shí)，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(chēng)為“卡門(mén)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(wú)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(cè)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(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)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(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。

渦街流量計(jì)由檢測(cè)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(shí)，利用壓電傳感器測(cè)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(hào)，再將頻率信號(hào)進(jìn)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(guò)D/A轉(zhuǎn)換成4～20mA DC輸出，以便進(jìn)行測(cè)量指示、記錄、積算和控制等。

三、在實(shí)際應(yīng)用中所遇問(wèn)題及解決方案

羅斯蒙特8800C型渦街流量計(jì)具有無(wú)阻塞設(shè)計(jì)，整個(gè)表體是一體化鑄件或全焊接結(jié)構(gòu)，是渦街流量計(jì)市場(chǎng)上wei一的無(wú)孔，無(wú)縫隙的設(shè)計(jì)，還具有超級(jí)抗振性能，可在線更換傳感器以及診斷功能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在我廠共安裝了32臺(tái)，主要用于測(cè)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(jì)出現(xiàn)的常見(jiàn)故障及處理方法。故障類(lèi)型可分為系統(tǒng)故障和儀表故障兩大類(lèi)，出現(xiàn)故障后應(yīng)首先檢查系統(tǒng)故障，如果查不出問(wèn)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(wèn)題、電磁干擾影響、供電問(wèn)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(chǎng)操作工人了解生產(chǎn)的負(fù)荷及原料的參數(shù)變化情況，查看故障儀表的記錄曲線，進(jìn)行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。

1.渦街流量計(jì)指示值不穩(wěn)定，時(shí)有時(shí)無(wú)

相應(yīng)的處理方法：首先詢(xún)問(wèn)工藝操作有無(wú)變化，如當(dāng)時(shí)工藝操作沒(méi)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(dòng)，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(cè)量的渦街流量計(jì)就出現(xiàn)過(guò)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(shí)有時(shí)無(wú)。更換后儀表就可正常工作。

2.工藝有流量，渦街流量計(jì)無(wú)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(wú)斷線。再次人為改變一下參數(shù)，看是否有指示，如果沒(méi)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(hào)切除過(guò)大。在我廠就出現(xiàn)過(guò)小信號(hào)切除過(guò)大的情況，降低小信號(hào)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(wàn)用表測(cè)量傳感器應(yīng)大于1兆歐。

3.工藝無(wú)流量，渦街流量計(jì)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(hào)切除過(guò)小、靈敏度是否過(guò)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(qiáng)電磁干擾，如有大功率電器或變頻器等強(qiáng)電設(shè)備。

然后檢查管道是否有強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)。

4.測(cè)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(rèn)測(cè)量的工藝介質(zhì)是過(guò)熱蒸汽還是飽和蒸汽，飽和蒸汽在管道中傳輸時(shí)，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(yuǎn)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(shí)可以修改密度、溫度及K系數(shù)來(lái)進(jìn)行修正。此類(lèi)故障在我廠曾出現(xiàn)過(guò)。

再次檢查傳感器是否沾污或損傷。拆下傳感器進(jìn)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(jì)的傳感器選擇一體式還是分體式、傳感器輸出信號(hào)類(lèi)型。渦街流量計(jì)選型時(shí)要注明管道的口徑、連接面標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)、被測(cè)量介質(zhì)的名稱(chēng)及介質(zhì)的狀態(tài)、測(cè)量單位、工況下介質(zhì)的密度、測(cè)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(hù)等級(jí)及防爆類(lèi)別如果選型不正確，渦街流量計(jì)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。