應(yīng)力式渦街流量計(jì)檢測(cè)方法
更新時(shí)間：2010-10-26 點(diǎn)擊次數(shù)：4138次
| 目前，我廠已應(yīng)用44臺(tái)瑞特自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的渦街流量計(jì)計(jì)量蒸汽流量。由于是新型儀表，對(duì)其性能、特點(diǎn)、一次件與二次表匹配及原理等方面缺乏了解，在使用中出現(xiàn)了許多問(wèn)題，給維護(hù)、檢修人員帶來(lái)許多麻煩，因而有必要對(duì)各部分的檢修方法加以研究，以利于他們的工作，提高儀表的三率。
本文論述的各部件檢修方法，是筆者經(jīng)過(guò)親身實(shí)踐總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn) ，具有可信性和實(shí)用性，相信會(huì)對(duì)檢修人員的工作有所幫助 。
做檢修工作之前 ，需準(zhǔn)備下列儀器以提高維修、測(cè)試質(zhì)量：數(shù)字頻率計(jì) 1～ 2000Hz；超低頻示波器 （雙蹤 ）；萬(wàn)用表。 | 1 渦街流量計(jì)的基本工作原理 應(yīng)力式渦街流量傳感器是基于“卡門渦街”原理而研制的新一代流體振蕩型儀表。傳感器表體由一個(gè)與公稱通徑相同的殼體和一個(gè)斷面為三角形的旋渦發(fā)生體構(gòu)成。在旋渦發(fā)生體內(nèi)裝有檢測(cè)元件，當(dāng)流體流過(guò)柱體時(shí)，在其后部?jī)蓚?cè)交替產(chǎn)生兩列旋渦，一側(cè)旋渦分離的頻率與流速成正比。 式中 F——旋渦分離頻率；
v——柱側(cè)流速；
D——傳感器通徑；
d——旋渦發(fā)生體迎流面寬度；
Sr——斯特勞哈爾數(shù)（對(duì)一定柱型為常數(shù)）。
旋渦在柱體兩側(cè)交替產(chǎn)生時(shí)，將產(chǎn)生與流動(dòng)方向垂直的橫向交變力，該力作用于柱體內(nèi)檢測(cè)元件，使檢測(cè)元件內(nèi)的壓電晶體產(chǎn)生與旋渦分離頻率相同的電荷信號(hào)，檢測(cè)放大器把電荷信號(hào)變換處理后，輸出與流量成正比例的脈沖信號(hào)到二次表，二次表對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻，累積總量（體積）。另外，經(jīng)F／I轉(zhuǎn)換到電流表，指示瞬時(shí)流量。 2 部件之間的信號(hào)傳輸（見(jiàn)圖1） 圖1 部件之間的信號(hào)傳輸 圖1中端子1，2為放大板的輸入端子，信號(hào)是交變的電荷信號(hào)，來(lái)自于壓電晶體探頭（端子1，2與探頭間是抗高溫特制導(dǎo)線）；端子C為放大板電源端子（＋12V），與二次表的端子C對(duì)應(yīng)；端子B為放大板輸出信號(hào)端子、與二次表的B對(duì)應(yīng)；A為放大板OV端子，與二次表的A對(duì)應(yīng)，放大板與二次表間用AVPV型3芯屏蔽導(dǎo)線連接；端子6為放大板接地端子。 從上述可知 ，來(lái)自于探頭的交變電荷信號(hào)經(jīng)放大板放大、整形后變成方波脈沖信號(hào)輸出至二次表 ，二次表對(duì)此方波信號(hào)進(jìn)行分頻 、累積，再經(jīng)過(guò)f/I轉(zhuǎn)換變成電流信號(hào)送電流表 ，指示瞬時(shí)流量 。 3 渦街流量計(jì)探頭的檢測(cè) 3.1 探頭結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2） 圖2 探頭結(jié)構(gòu) 壓電晶體實(shí)質(zhì)上是兩片，一片用于抗震動(dòng)干擾，一片用于檢測(cè) 。探頭引線是檢測(cè)片的兩根引線，探頭殼體由渦街體管壁插入 ，通過(guò)固定法蘭固定在渦街體管壁上 。 3.2 探頭適用溫度
該探頭在300℃以下均能正常工作，zui高可抗320℃。如果溫度再高，將破壞密封瓷體，使探頭性能下降，甚至損壞探頭。
3.3 檢測(cè)
3.3.1 外觀檢查
殼體有無(wú)破損，探頭引線有無(wú)松動(dòng)，密封瓷體是否由于溫度過(guò)高而由白色變成褐色或破裂。出現(xiàn)上述情況之一者，探頭可能損壞。
3.3.2 用萬(wàn)用表“×10k”檔檢查探頭兩根引線，應(yīng)為無(wú)窮大，如果有阻值，探頭性能下降；如果在幾十千歐姆以下，探頭損壞。
3.3.3 用超低頻示波器檢查，連線如圖3。 圖3 示波器檢查連線示意圖 用物體輕敲探頭頭部，此時(shí)，示波器屏幕應(yīng)有不規(guī)則正弦波出現(xiàn)，表示探頭完好，如圖4 。 圖4 示波器圖形 如果沒(méi)有類似的圖形出現(xiàn)，說(shuō)明探頭已損壞。 3.3.4 整體連校 按圖1將探頭 、放大板、二次表連接好 。用物體輕敲探頭頭部 ，此時(shí)，二次表瞬時(shí)流量表指示將有波動(dòng) ，說(shuō)明探頭完好 ，但這種校驗(yàn)方法應(yīng)在放大板及二次表正常情況下進(jìn)行，否則無(wú)效 。 探頭經(jīng)檢測(cè)為損壞后 ，無(wú)法修復(fù)。 4 渦街流量計(jì)放大板的檢修 我廠使用的渦街流量計(jì)放大板有兩種類型：圓板和方板。方板用于防爆場(chǎng)合 。下面分別加以說(shuō)明。 4.1 圓板 4.1.1 電路原理圖（見(jiàn)圖5） 圖5 檢測(cè)放大器原理圖 1）由圖5可知放大板從S1，S 2端接收來(lái)自探頭的交變電荷信號(hào) ，經(jīng)放大整形變成方波信號(hào)，由B ，A兩端輸出至二次表 。 2）電路中應(yīng)用了兩塊運(yùn)放集成塊LM324N和LM358P。 LM324N為四運(yùn)放集成塊 ，管腳圖如圖6 。 圖6 LM324N管腳圖 LM358P為雙運(yùn)放集成塊，管腳圖如圖7。 圖7 管腳圖 3）圖5中，W 1為調(diào)增益電位器，W 2為調(diào)靈敏度電位器 。另外 ，圖中C 13,C 14,C 32,C 334個(gè)電容末給出參數(shù)值，這是因?yàn)樵跍y(cè)量不同介質(zhì)不同管徑時(shí) ，這4個(gè)參數(shù)值是有變化的 ，見(jiàn)表1。因此 ，千萬(wàn)注意 ，不同放大板是不能隨意互換的 ，需調(diào)整4個(gè)電容參數(shù)后，才能互換 。 表1 介質(zhì)為蒸汽時(shí)4個(gè)電容隨管徑的變化數(shù)據(jù) | 管徑
/mm | C13/pF | C14/pF | C32/μF | C33 | | 40 | 390 | 390 | 0．033 | 3300pF | | 50 | 390 | 390 | 0．033 | 3300pF | | 80 | 390 | 390 | 0．047 | 8200pF | | 100 | 390 | 390 | 0．068 | 0．01μF | | 150 | 390 | 390 | 0．1 | 0．033μF | | 200 | 680 | 680 | 0．1 | 0．047μF | | 250 | 680 | 680 | 0．1 | 0．068μF | | 300 | 680 | 680 | 1 | 1μF |
4.1.2 檢修方法
1）儀器連線圖見(jiàn)圖8。數(shù)字頻率計(jì)發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)給放大板的輸入端S 1和S 2，示波器的兩路輸入分別監(jiān)測(cè)放大板的輸入和方波輸出 ，二次表的連入主要是給放大板提供電源 。 圖8 儀器連線示意圖 2）放大板正常時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)波形如圖9。 圖9 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)波形
注：以上波形幅度未按比例繪制 3）上面的5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)際上將電路分成了4個(gè)部分，我們可以按上面的波形分部分查找故障，使板很快修復(fù) 。 例如：我們?cè)跈z查一塊放大板時(shí) ，發(fā)現(xiàn)S 1，S 2及TP 1的波形與上面相符 ，而TP 2，TP 3，OUT均成了直線 。這樣就可判定問(wèn)題一定出在C 31～C 41間 。一查，發(fā)現(xiàn)是C 32損壞 ，換上C 32后 ，全部正常。在此過(guò)程中 ，波形查找應(yīng)從后向前進(jìn)行 ，每一部分器件的檢查應(yīng)按電容、二極管 、穩(wěn)壓管 、集成塊、電阻的順序 ，判斷好壞。 4.2 方板 方板電路設(shè)計(jì)主要加進(jìn)了防爆因素 ，基本原理 ，輸入、輸出信號(hào)波形與圓板相同 。因此 ，方板檢修可參照?qǐng)A板檢修的程序進(jìn)行，不再贅述 。 5 渦街流量計(jì)二次表的檢修 渦街流量計(jì)二次表也分防爆型與普通型兩種 ，除防爆因素外，電路結(jié)構(gòu)基本相同，現(xiàn)在以防爆型為例 ，說(shuō)明檢修辦法 。 5.1 電路原理圖（見(jiàn)圖10） 圖10 電路原理圖 由電路圖可知，該電路主要由3部分組成（見(jiàn)圖11） 。 圖11 電路的3個(gè)組成部分 5.2 芯片介紹
在圖10電路中應(yīng)用了幾個(gè)集成芯片 ，為檢查方便，下面對(duì)這幾個(gè)芯片加以介紹 。 5.2.1 LM2907 它是頻率/電壓變換器芯片 。管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12。 圖12 頻率/電壓變送器芯片管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1腳為輸入端 ，5腳為輸出端 。6和7，13和14腳未用 。調(diào)整C 12,R 12,W可以使?jié)M度電流達(dá)到值 ；改變C 13可改變信號(hào)響應(yīng)速度。 5.2.2 MN4020 14級(jí)二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器 ，管腳圖如圖13 。 圖13 14級(jí)二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器管腳圖 Clock10腳為信號(hào)輸入端，Q1～Q14逐級(jí)頻率以21／n規(guī)律下降的方波輸出。 5.2.3 LM358 該芯片在上面已做了介紹 ，不再累述。 這里是利用LM358的一半與電阻R 23，R 24構(gòu)成了V／I轉(zhuǎn)換電路 。 5.2.4 ITL117光電耦合器 是輸入、輸出隔離器件 。 5.3 檢修方法 5.3.1 儀器連線圖 儀器連線圖見(jiàn)圖14 。 圖14 儀器連接圖 這里數(shù)字頻率計(jì)發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)給二次表輸入端A及B，示波器的兩路輸入，一路監(jiān)測(cè)上面的方波信號(hào)，一路檢測(cè)各檢測(cè)點(diǎn)，以判斷故障點(diǎn)。
5.3.2 二次表正常時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)波形見(jiàn)表2。 表2 各檢測(cè)點(diǎn)波形 | | 測(cè) 點(diǎn) | 波形或量值 | | A，B端 | 波形見(jiàn)圖1） 標(biāo)準(zhǔn)方波 | | 變電器輸出端 | 波形見(jiàn)圖15b） AC 16V | | C01兩端 | 波形見(jiàn)圖15c） | | C02兩端 | 波形見(jiàn)圖15d） DC +12V | | T01基極 | 波形見(jiàn)圖15e）+12V
＋11V f=f輸入 | | T01集板 | 波形見(jiàn)圖15f）＞10V
＜1V f=f輸入 | | I2，1腳 | 波形見(jiàn)圖15g） f=f輸入 | | I2，5腳 | 0～2．4V DC隨輸入信號(hào)f成正比變化 | | I1，1腳 | 0～V0 V DC隨輸入信號(hào)頻率正比例變化 | | | 但V0與負(fù)載有關(guān) | | I3，16腳 | 波形見(jiàn)圖15h）＞10V
＜1V f=f輸入 | | Q4～Q14腳 | 逐級(jí)頻率以2（1）/（n）規(guī)律下降的方波 | | | 波形見(jiàn)圖15i）?div id="4qifd00" class="flower right">。?0V | | 117,1腳 | 頻率為2（1）/（Q）的方波 | | 117，4．5腳 | 用電阻檔干測(cè)得通斷頻率為2（1）/（Q） | | 接線盒+12V端子 | 未接放大器時(shí)+12V | | | 帶放大器連校時(shí)+9.6V | |
圖15 波形 了解了上述波形及量值后，我們就可按上述波形或量值，按從后向前方式查找故障點(diǎn)。當(dāng)然 ，如果對(duì)電路十分了解 ，也可先大致判斷故障部分，然后對(duì)該部分按正常圖形查找 。也可按整體連校辦法（二次表 、放大板、探頭） ，查找故障點(diǎn) ，這種辦法一般在現(xiàn)場(chǎng)常用。 | |
| 6 選型及使用方面注意事項(xiàng) 針對(duì)瑞特自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的渦街流量計(jì) ，經(jīng)過(guò)兩年多的使用 ，不僅在檢修方法上積累了一定經(jīng)驗(yàn)，而且在該流量計(jì)的選型及使用上也得到了不少教訓(xùn) ，這方面的經(jīng)驗(yàn) ，對(duì)渦街流量計(jì)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。
6.1 選型注意事項(xiàng) 6.1.1 探頭的選擇
瑞特產(chǎn)品的探頭分兩種類型 ，即普通型和高溫型 。普通型可承受 250℃以下高溫，高溫型可承受 350℃以下高溫 。如果在高溫場(chǎng)合選擇了普通探頭 ，使用一段時(shí)間后，探頭瓷封部分就會(huì)裂縫 ，引線脫落 。
它們的區(qū)別有 3個(gè)方面：瓷封材質(zhì)、引線與探頭連接方式 （點(diǎn)焊 、高溫型 ；一般錫焊，普通型 ）和連桿長(zhǎng)短 （放大板渦街體之間的連桿 ，高溫型連桿長(zhǎng) ；普通型連桿短 ）。因此 ，在產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)，一定要注意這三個(gè)方面是否與設(shè)計(jì)要求相符 。
6.1.2 口徑選擇
渦街流量計(jì)雖然量程比較寬 ，但也要根據(jù)工藝實(shí)際狀況選用口徑尺寸 。以蒸汽為例，目前我廠蒸汽管路尺寸普遍偏大 ，而蒸汽用量因不同時(shí)間 、不同季節(jié)，差異非常大 。因此如果按原管路選擇渦街表口徑 ，就會(huì)造成計(jì)量精度下降，甚至不能計(jì)量的后果 。
6.1.3 使用環(huán)境
從前面的分析可知 ，渦街表從檢測(cè)到量的累積，都是頻率信號(hào)傳輸 。因此 ，如果使用地點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)大，必將影響頻率信號(hào)的傳輸質(zhì)量 ，使用效果也不會(huì)理想 。例如，我們?cè)诟裟る娊?div id="4qifd00" class="flower right"> 、離子膜電解廠房附近使用了三套渦街流量計(jì) ，盡管采取了很多抑制干擾的措施，效果也不理想 。
因此 ，在這種場(chǎng)合，應(yīng)盡量避免使用這種計(jì)量
方式 。
6.2 使用注意事項(xiàng)
從放大板及二次表的電路分析中 ，我們知道，瑞特自動(dòng)化儀表廠產(chǎn)品中不同口徑的產(chǎn)品 ，電路中有些器件參數(shù)的設(shè)置就不同 ，即放大板，二次表與口徑之間具有針對(duì)性 。因此 ，不同口徑之間的放大板與二次表不能隨意互換，要進(jìn)行互換 ，必須按器件要求調(diào)校后 ，才能互換。
通過(guò)以上的介紹 ，我們已對(duì)渦街流量計(jì)原理 、檢修方法及使用注意事項(xiàng)有了全面了解，相信此方法會(huì)對(duì)渦街流量計(jì)的應(yīng)用大有幫助 |
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