涡街流量计在水冷系统中的应用

　　1前言

　　高线厂步进梁式加热炉采用四根静梁、五根动梁结构，梁内采用循环水冷方式给梁进行冷却降温。所以，冷却水的正常流动是确保九根梁不被烧塌的关键要素之一。有水压不一定有水流量，这是笔者在某公司考察、学习的切身体会。该公司下属的棒材厂步进梁式加热炉水冷循环系统主要采用压力指示检测，后因管道堵塞，二次仪表有压力指示，实际没有流量，导致炉体烧塌的严重后果。为此，高线厂在水冷循环系统中采用了以检测水流量为主的检测

　　方式，在冷却水总管和九根梁分别安装了一台SINIER涡街流量计。SINIER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，被测介质范围广(气体、液体、蒸汽)，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。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六部分组成：变送器壳体：涡街发生体：信号检测体：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，由干选择了合适的通径、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，并输出方波脉冲信号(作为供给流量积算之用)。

　　3工作原理

　　涡街流量计系利用流体绕非流线型物体时产生卡门涡街这一流体振动现象制成的流量计。这种流量计给出只与流速成正比的脉冲频率信号，而与流体的温度、压力、成份、粘度以及密度等均无关系。

　　即F=S，_I - 4d/(D) ld

　　』1—4彬r兀DJ_，d式中jF为旋涡频率jv为管道内平均流速jd为柱状体迎流面宽度i D为管道内径jS，为施特劳哈数。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，将其转化为频率信号送入放大器，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，电路框图如图1所示。由上式可见，通过测量涡街频率就可算出流速u进而由

　　管径和流速求出流量，图2为旋涡发生示意图。

　　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。

　　4 2零点调整

　　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 3满量程的调整

　　如果不知道仪表的满量程频率，可通过最大流量，计算出满量程频率五。，来调校仪表。其关系式为五。。= K Qm ax，惋佣永冲数l-J -仪表标定常数的值。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实际应用

　　5.1安装

　　为了保证测量精度，涡街流量计安装位置的前后应有必要长的直管段。上游侧如有缩径阻力件时要有15D长的直管段i如有同平面的弯头时要有20D长的直管段j下游侧的直管段长应在5D以上。 涡街流量计可以水平、垂直或其他位置安装，但测量液体时如果是垂直安装，应使液体自下而上流动，以保证管路中总是充满液体。

　　5.2故障现象及处理方法

　　5. 2. 1通电后无指示，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。

　　5.2 2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入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。

　　5.2 3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)加强滤波或臧振：

　　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。

　　5.2 4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)放大器参数发生变化：

　　6)有气穴现象。

　　处理措施：

　　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15D;

　　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，增加入口压力。

　　6应用效果

　　SINIER系列涡街流量计具有体积小，重量轻等优点，既可以输出3线制电压脉冲，也可以输出模拟信号，与PLC系统配套使用，可广泛应用于检测冶金工业水冷却系统中的瞬时水流量和累积水流量。