美國羅斯蒙特ROSEMOUNT渦街流量計的工作原理和常見故障處理

一、概況

在煉油、化工等生產過程中，對管道內液體和氣體的流量進行測量和控制是實現生產過程自動化的重要組成部分。羅斯蒙特渦街流量計在塔西南化肥廠應用范圍越來越廣泛，生產中遇到的問題也越來越多，加之安裝、使用、維護人員的水平差異，使得出現的問題不能迅速解決，一定程度上影響了生產的正常進行。

二、流量檢測系統的組成及工作原理

檢測系統由渦街流量計和配套的DCS系統組成。渦街流量計由漩渦發生體、漩渦頻率檢測元件及信號處理電路等幾部分組成。渦街流量計又稱卡門旋渦流量計，它是流體自然振蕩的原理制成的一種旋渦分離型流量計。當流體以足夠大的流速流過柱狀物體時，在柱狀物體的后面，沿兩條平行直線上產生整齊排列、轉向相反的渦列，稱為“卡門渦街現象”。其漩渦頻率正比于流體的平均流速及發生體的迎流寬度d，有如下關系:f = Stv/d

式中: f ———渦街頻率，Hz；

d ———漩渦發生體寬度，m；

v ———流體的平均流速，m/s；

St ———斯特勞哈爾數，無量綱，它的數值范圍為0.14－

0.27。St是雷諾數的函數，St=（f l/Re）。

當雷諾數Re在102-105范圍內，St值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數在102-105，旋渦頻率f＝0.2v/d。

由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發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為流體流過旋渦發生體的截面積。

渦街流量計由檢測器、放大器和轉換器等組成，當旋渦在發生體兩側產生時，利用壓電傳感器測出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，直接以數字輸出，與數字顯示儀表配套，也可以通過D/A轉換成4～20mA DC輸出，以便進行測量指示、記錄、積算和控制等。

三、在實際應用中所遇問題及解決方案

羅斯蒙特8800C型渦街流量計具有無阻塞設計，整個表體是一體化鑄件或全焊接結構，是渦街流量計市場上wei一的無孔，無縫隙的設計，還具有超級抗振性能，可在線更換傳感器以及診斷功能強等優勢。在我廠共安裝了32臺，主要用于測量蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等。下面結合我廠多年的使用，談談羅斯蒙

特8800C型渦街流量計出現的常見故障及處理方法。故障類型可分為系統故障和儀表故障兩大類，出現故障后應首先檢查系統故障，如果查不出問題再檢查是否是儀表故障。系統故障包括：回路儀表接線問題、電磁干擾影響、供電問題、參數設置、安全柵、卡件、通道等故障。儀表故障包括：渦街發生體、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，要向現場操作工人了解生產的負荷及原料的參數變化情況，查看故障儀表的記錄曲線，進行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。

1.渦街流量計指示值不穩定，時有時無

相應的處理方法：首先詢問工藝操作有無變化，如當時工藝操作沒有變化，則很可能是儀表控制系統本身的故障。其次檢查回路儀表接線是否接觸不良有生銹、松動，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）。

在我廠用于蒸汽測量的渦街流量計就出現過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有時無。更換后儀表就可正常工作。

2.工藝有流量，渦街流量計無指示值

相應的處理方法：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，有無斷線。再次人為改變一下參數，看是否有指示，如果沒有指示，檢查參數設置，是否參數設置不正確，或者小信號切除過大。在我廠就出現過小信號切除過大的情況，降低小信號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，用數字萬用表測量傳感器應大于1兆歐。

3.工藝無流量，渦街流量計有指示值

相應的處理方法：首先檢查參數設置，是否參數設置不正確，或者小信號切除過小、靈敏度是否過高。

其次檢查儀表接地，是否是接地不良引入干擾。

再次檢查環境是否有強電磁干擾，如有大功率電器或變頻器等強電設備。

然后檢查管道是否有強烈的機械振動。

4.測量誤差大

相應的處理方法：首先檢查參數設置，是否參數設置不正確，如一次儀表與DCS上的量程設置不一致。

其次檢查確認測量的工藝介質是過熱蒸汽還是飽和蒸汽，飽和蒸汽在管道中傳輸時，由于散熱而溫度降低，壓力下降，并出現凝結水的密度遠大于蒸汽，因而，蒸汽凝結將導致蒸汽流量明顯變小。這時可以修改密度、溫度及K系數來進行修正。此類故障在我廠曾出現過。

再次檢查傳感器是否沾污或損傷。拆下傳感器進行清洗。（如圖所示）

四、渦街流量選型

選型主要包括渦街流量計的傳感器選擇一體式還是分體式、傳感器輸出信號類型。渦街流量計選型時要注明管道的口徑、連接面標準及等級、被測量介質的名稱及介質的狀態、測量單位、工況下介質的密度、測量范圍、工作溫度、工作壓力、小流量、正常流量、大流量、、電氣連接標準、防護等級及防爆類別如果選型不正確，渦街流量計會產生測量誤差。