1 引言

      隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，我國目前生產(chǎn)的流量儀表正朝渦街流量計方向發(fā)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(yīng)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(biāo)定，既有就地指示，又可進(jìn)行運(yùn)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(zhì)產(chǎn)生的旋渦而產(chǎn)生脈沖信號，易受干擾，因此在投運(yùn)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(yùn)行不正常，后來通過一段時間分析、改進(jìn)、基本上能正常運(yùn)行。本文介紹其投運(yùn)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(dāng)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(dāng)，則在物體的后面沿兩條平行直線產(chǎn)生整齊排列，轉(zhuǎn)向相反的旋渦列。旋渦列的個數(shù)，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(fā)生體為三角柱形，如圖1所示。當(dāng)被測介質(zhì)流過柱形體時，在柱體兩側(cè)交替產(chǎn)生的旋渦不斷分離，分離的頻率與介質(zhì)流速成正比。

f=S_rV/d……………………（1）

式中：f--柱體測旋渦分離的頻率（Hz）；
        V--柱側(cè)流速（m/s）；
        d--柱體迎流面寬（m）
        S_r--斯特勞哈爾數(shù)（0.17-0.18）。

      LUGB系列流量變送器的設(shè)計柱寬d與流通管直徑D具有固定的比值。因此，流經(jīng)管內(nèi)的平均流速

      于是：

      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：

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(shè)在柱體內(nèi)部的裝有壓電晶體的探頭測量的，經(jīng)放大以后，變換成脈沖信號。

      3 干擾現(xiàn)象及原因分析

      3.1 現(xiàn)象

      當(dāng)裝上的氯氣和氯甲烷渦街流量計試運(yùn)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(xiàn)象，而實際上此時管道內(nèi)并無介質(zhì)流通。關(guān)于氯氣、氯甲烷的有關(guān)參數(shù)見表1。

表1

      3.2 原因分析

      出現(xiàn)這種現(xiàn)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(xiàn)象。由于沒有隔離的結(jié)果，直接導(dǎo)致了50Hz電磁的干擾。這個結(jié)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(shù)（L^-1）；
         f   ―― 渦街頻率（Hz）；
         p  ―― 設(shè)計條件下介質(zhì)密度（kg/m³）；
         M ―― 質(zhì)量流量（kg/h）。

      根據(jù)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(fā)生體受到振動，產(chǎn)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(xiàn)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(dú)接地，以避免受到其它電氣設(shè)備的電源干擾；
      ③ 渦街流量計的信號通過安全柵進(jìn)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(tǒng)所用220VAC電源與總電源隔離。

      5 現(xiàn)場調(diào)試及結(jié)論

      采取上述措施以后，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試運(yùn)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(xiàn)象，能夠較準(zhǔn)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(chǎn)出合格產(chǎn)品提供了較好的控制條件。