1 引言
隨著電子技術的進步，我國目前生產的流量儀表正朝渦街流量計方向發展。渦街流量計在流量計量中顯得日益重要。目前，渦街流量計的應用范圍愈來愈廣泛，并受到用戶的歡迎。這主要是因為渦街流量計使用比較方便，量程比較寬，壓力損失小，更換檢測元件無需重新標定，既有就地指示，又可進行運傳，也省去了差壓變送器，充分顯示了它的性。
由于渦街流量計是通過被檢測介質產生的旋渦而產生脈沖信號，易受干擾，因此在投運中會遇到一些問題。我廠恒興公司裝了10臺LUGB系列渦街流量計，測量氯氣和氯甲烷的流量，開始運行不正常，后來通過一段時間分析、改進、基本上能正常運行。本文介紹其投運過程。
2 工作原理
渦街流量計又稱卡門旋渦流量計。它是利用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垂直于流體流向的物體時，若該物體的幾何尺寸適當，則在物體的后面沿兩條平行直線產生整齊排列，轉向相反的旋渦列。旋渦列的個數，即渦街頻率和流體的流速成正比。因而，通過測量旋渦頻率，就可知道流體的流速，測出流體的流量。
LUGB系列的旋渦發生體為三角柱形，如圖1所示。當被測介質流過柱形體時，在柱體兩側交替產生的旋渦不斷分離，分離的頻率與介質流速成正比。
f=SrV/d……………………（1）
式中：f--柱體測旋渦分離的頻率（Hz）；
V--柱側流速（m/s）；
d--柱體迎流面寬（m）
Sr--斯特勞哈爾數（0.17-0.18）。
LUGB系列流量變送器的設計柱寬d與流通管直徑D具有固定的比值。因此，流經管內的平均流速
與柱側流速V有固定的比值：
…………（2）
于是：
……（3）
由上式可知，只要測得旋渦分離頻率f，就可以測得平均流速，從而測得流量Q：
……（4）
式中：F 變送器流通本體的流通面積（m2）；
V 變送器流通本體的平均流速（m/s）。
f 是通過設在柱體內部的裝有壓電晶體的探頭測量的，經放大以后，變換成脈沖信號。
3 干擾現象及原因分析
3.1 現象
當裝上的氯氣和氯甲烷渦街流量計試運行時，流量為零，而5臺氯氣表的顯示值為137.5kg/h，5臺氯甲烷表的顯示值為27.5kg/h，并都伴有波動現象，而實際上此時管道內并無介質流通。關于氯氣、氯甲烷的有關參數見表1。
表1
參數介質 | Mmax
kg/h | Mnor
kg/h | ρ
kg/m³ | P
MPa | KL
L-1 | 儀表口徑
mm | fmax Hz |
氯氣 | 320 | 250 | 16.07 | 0.4 | 21.03 | Φ40 | 116 |
氯甲烷 | 120 | 90 | 11.522 | 0.4 | 75.219 | Φ40 | 217 |
3.2 原因分析
出現這種現象的原因主要是沒有對渦街流量計實行有效的隔離，同時工藝管道有振動現象。由于沒有隔離的結果，直接導致了50Hz電磁的干擾。這個結論可由下面的推算予以論證：
渦街流量計輸出的脈沖信號僅代表流體在一定公稱通徑下的體積流量，即：
Q＝3.6*f/KL………………（5）
M＝p*Q……………………（6）
式中：Q ―― 體積流量（m3/h）；
KL―― LUGB渦街流量傳感器的儀表常數（L-1）；
f ―― 渦街頻率（Hz）；
p ―― 設計條件下介質密度（kg/m3）；
M ―― 質量流量（kg/h）。
根據式（5）、（6）及表1，可求得干擾情況下渦街流量計受到的干擾頻率：
（1）對于氯氣M擾＝137.5kg/h
f擾 = M擾KL/3.69
= 137.5 *21.03÷（3.6 *16.07）
＝ 49.98Hz
（2）對于氯甲烷
M擾= 27.5kg/h
f擾 = M擾KL/1.69
＝27.5*75.219 ÷（3.6*11.522）
= 49.87Hz
顯然，10臺表都是受到了同一50Hz的干擾頻率，它來自220V的交流電。同時，加上工藝管道有時振動，流量計的旋渦發生體受到振動，產生脈沖輸出，致使顯示值有時上下波動。
4 干擾的排除
排除上述干擾現象可采取以下四項措施，如圖2所示：
① 渦街流量計的一次線用屏蔽電纜，以屏蔽外界磁場的干擾；
② 渦街流量計的接地端子采用單獨接地，以避免受到其它電氣設備的電源干擾；
③ 渦街流量計的信號通過安全柵進二次表；
④ 固定渦街流量計所在的工藝管道，以防止振動。
另外，如果有條件的話，還可以采用隔離變壓器將渦街流量計系統所用220VAC電源與總電源隔離。
5 現場調試及結論
采取上述措施以后，經現場調試運行，10臺LUGB系列渦街流量計基本上正常，消除了“137.5"和“27.5"的干擾現象，能夠較準確、迅速地反映氯氣、氯甲烷的流量變化，為的試車、開車及生產出合格產品提供了較好的控制條件。
