干貨丨渦街流量計(jì)應(yīng)用中常見(jiàn)問(wèn)題分析

1.1現(xiàn)象一：示值穩(wěn)定，趨勢(shì)清晰，但誤差明顯

分析：DCS中設(shè)置、組態(tài)錯(cuò)誤。

開(kāi)方運(yùn)算為最常見(jiàn)錯(cuò)誤，也常見(jiàn)溫壓換算公式、密度查詢(xún)公式錯(cuò)誤，修正錯(cuò)誤即可。

（壓力流量計(jì)）

（渦街流量計(jì)）

1.2現(xiàn)象二：開(kāi)車(chē)時(shí)，示值為零，工藝正常時(shí)，測(cè)量正常；但在正常生產(chǎn)中，流量稍小就回零，流量大時(shí)，測(cè)量正常

分析：流量計(jì)測(cè)量下限高于開(kāi)車(chē)時(shí)的小流量，問(wèn)題在于：流量計(jì)口徑規(guī)格偏大，或流量計(jì)自身下限偏高。

調(diào)高靈敏度可降低下限，但很可能發(fā)生無(wú)流量、有示值的情況發(fā)生，原因在于：高靈敏度下，干擾被誤識(shí)為渦街信號(hào)，應(yīng)換裝更小口徑規(guī)格產(chǎn)品，以增強(qiáng)流量信號(hào)，但可能引發(fā)現(xiàn)象三問(wèn)題。因此更換具有更低測(cè)量下限的產(chǎn)品是更好的辦法。

注釋?zhuān)?/span>

第二種現(xiàn)象，是我們選了最好的渦街，像我們熟知的愛(ài)默生和橫河的渦街，一般就是開(kāi)車(chē)的時(shí)候沒(méi)流量，等開(kāi)車(chē)成功正常生產(chǎn)了流量計(jì)就好好的了。這個(gè)問(wèn)題倒不是很大，但是以我們的經(jīng)驗(yàn)看，往往會(huì)惹出大麻煩，開(kāi)車(chē)時(shí)萬(wàn)一老總跑到中控室一看流量都是0，然后就問(wèn)投料沒(méi)有。投了。那為什么沒(méi)流量，流量計(jì)都是壞的？老總他不是自控出生，他不會(huì)明白這個(gè)現(xiàn)象是怎么回事，這時(shí)反而給我們自控人員帶來(lái)很大的壓力。

想要解決這個(gè)問(wèn)題，只有辦法，那自由提高靈敏度，那提高了靈敏度以后，渦街的下限就下去了，但這么搞就會(huì)發(fā)生渦街歸不0，沒(méi)有流量也有指示，這個(gè)惹的麻煩就會(huì)更大。

還有一種解決方案就是換小口徑的表，那也是相當(dāng)麻煩，得重新買(mǎi)重新配管重新安裝?？趶阶冃?，測(cè)量下限也變低了，流量可以測(cè)到了，但是你這么做了以后，往往會(huì)發(fā)生這個(gè)問(wèn)題。

1.3現(xiàn)象三：流量大時(shí)，誤差嚴(yán)重，甚至發(fā)生體/傳感器斷裂

分析：渦街的穩(wěn)定性隨流速升高呈現(xiàn)穩(wěn)定性變差的趨勢(shì)，如不能有效抑制，將產(chǎn)生漏計(jì)漩渦個(gè)數(shù)的情形，即“漏波”現(xiàn)象，常見(jiàn)流量超上限后，流量越大、示值越小的“倒走”現(xiàn)象，呈現(xiàn)超常誤差，更大的風(fēng)險(xiǎn)在于傳感器/渦街發(fā)生體斷裂。

在此，首先必須解除渦街發(fā)生體及渦街傳感器的斷裂風(fēng)險(xiǎn)，必須更換更大口徑規(guī)格，但易引發(fā)現(xiàn)象二。

因此，更換具有更高測(cè)量上限的產(chǎn)品是更好的解決方法。

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流量小的時(shí)候蠻好的，流量大的時(shí)候誤差非常大，大到負(fù)百分之幾十。因?yàn)闇u街他有個(gè)特有度現(xiàn)象，當(dāng)流量大于它的測(cè)量范圍的時(shí)候，真正的測(cè)量能力，渦街會(huì)出現(xiàn)倒走現(xiàn)象，就是流量越大指示越小，這也是渦街特有的漏波現(xiàn)象。還有更嚴(yán)重的情況，就是發(fā)生體或者傳感器斷裂，高速砸向下游。如果下游是非常昂貴的設(shè)備，那這個(gè)禍就惹的大了，這種現(xiàn)象的后果非常嚴(yán)重，我們得想盡辦法去避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。

下面這兩張圖就是渦街漏波的原因，因?yàn)闇u街越強(qiáng)的時(shí)候越不穩(wěn)定，不穩(wěn)定就是信號(hào)幅度大大小小，小到有些信號(hào)無(wú)法被觸發(fā)器識(shí)別。通過(guò)把頻率信號(hào)變成方波以后，可以數(shù)出漩渦個(gè)數(shù)，然而跟真正的渦街個(gè)數(shù)相比，少了44.3%。

1.4現(xiàn)象四：無(wú)流量，有示值；調(diào)整后，零點(diǎn)穩(wěn)定，但有流量，也無(wú)示值

分析：無(wú)流量時(shí)，渦街流量計(jì)輸出的是干擾信號(hào)，通過(guò)降低靈敏度舍棄干擾，可使流量計(jì)歸零，但如干擾信號(hào)的強(qiáng)度高于最大流量的渦街信號(hào)，意味著：舍棄干擾的同時(shí)，流量信號(hào)也完全被舍棄，流量計(jì)不可用。

振動(dòng)干擾下，半水煤氣總管渦街信號(hào)（管徑2200mm）

高分辨率干擾信號(hào)頻譜識(shí)別及抑制系統(tǒng)提取的渦街信號(hào)，流速0.25至1m/s

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第四種現(xiàn)象，非常嚴(yán)重，會(huì)讓用戶(hù)覺(jué)得自己是上當(dāng)受騙了。沒(méi)有流量的，卻有指示，通過(guò)調(diào)整靈敏度以后，零點(diǎn)穩(wěn)定了，但有流量的時(shí)候流量計(jì)也沒(méi)有指示了，這個(gè)是最頭疼的事了。

下面這兩張圖是我們山西的一個(gè)客戶(hù)，上面是我們用專(zhuān)用軟件錄下來(lái)的波形文件，可以看出，指示非?；靵y，完全找不著渦街。

下面這張是我們用高性能電腦用頻譜分析及抑制軟件，找到了渦街，通過(guò)計(jì)算介質(zhì)流速只有0.25～1m/s，像這種情況，我們流量計(jì)是根本無(wú)法運(yùn)行的。

在這邊我也向大家說(shuō)明一下，我們不向任何人隱瞞我們失敗的案例，這個(gè)就是我們失敗案例，我們要求客戶(hù)做退貨處理的，這樣客戶(hù)對(duì)領(lǐng)導(dǎo)也有交代。

1.5現(xiàn)象五：示值波動(dòng)異常，誤差大

分析：直管段不足、安裝偏心過(guò)大、大尺寸異物掛/附、氣液共存等破壞卡門(mén)渦街的產(chǎn)生條件，流量計(jì)將亂流、雜亂漩渦誤識(shí)為渦街信號(hào)

高爐煤氣，管徑600mm，運(yùn)行6個(gè)月后，不能產(chǎn)生卡門(mén)渦街

清理探頭后，測(cè)量準(zhǔn)確

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第五種現(xiàn)象，示值波動(dòng)很大，誤差也很大。比方說(shuō)我閥門(mén)、壓縮機(jī)、泵、任何東西我都沒(méi)動(dòng)過(guò)，流量不應(yīng)該出現(xiàn)大的波動(dòng)，但是流量指示就是不對(duì)，這個(gè)時(shí)候往往就是因?yàn)樯厦嬲f(shuō)列舉的幾個(gè)原因。

下面的圖片是一個(gè)典型的臟污影響測(cè)量的問(wèn)題，這個(gè)高爐煤氣，用了一段時(shí)間以后，突然指示不對(duì)了，完全找不到渦街信號(hào)，我們通過(guò)我們?cè)诰€檢測(cè)手段，判斷出探頭堵了，拆下后，手指摳干凈裝上，渦街立馬出來(lái)了，很穩(wěn)定。

1.6現(xiàn)象六：流量變化，而示值基本不變，或變化混亂，已不能反應(yīng)流量變化趨勢(shì)

分析：振動(dòng)干擾、電磁干擾信號(hào)強(qiáng)度超越最大流量下的渦街信號(hào)強(qiáng)度，流量計(jì)輸出的是干擾信號(hào)頻率，與渦街頻率無(wú)關(guān)，因而與流量無(wú)關(guān)、

包絡(luò)線含流量信息，其他為干擾

注釋?zhuān)?/span>

第六種現(xiàn)象，流量在變，但示值始終都沒(méi)有變化，遇到這個(gè)問(wèn)題，毫無(wú)疑問(wèn)只能退貨處理。

這個(gè)只有兩種原因，一種是振動(dòng)干擾，另一種是電磁干擾。簡(jiǎn)單的就是干擾信號(hào)，把渦街信號(hào)給壓制掉了，所以你流量在怎么變，流量計(jì)示值都只是顯示的干擾信號(hào)。

問(wèn)題的嚴(yán)重程度

現(xiàn)象一 ~ 現(xiàn)象六，依次遞增

問(wèn)題的總結(jié)分析

非渦街流量計(jì)問(wèn)題?現(xiàn)象一

測(cè)量上限不足帶來(lái)的問(wèn)題?現(xiàn)象三

測(cè)量下限過(guò)高帶來(lái)的問(wèn)題?現(xiàn)象二、現(xiàn)象四、現(xiàn)象六

安裝及流體條件帶來(lái)的問(wèn)題?現(xiàn)象五

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，8成以上的運(yùn)行不良，源于渦街流量計(jì)的測(cè)量下限高于欲測(cè)流量

現(xiàn)象二：渦街流量計(jì)測(cè)量下限高于開(kāi)車(chē)時(shí)的小流量，低于常用流量。

現(xiàn)象四：渦街流量計(jì)測(cè)量下限高于常用流量。

現(xiàn)象六：渦街流量計(jì)測(cè)量下限遠(yuǎn)高于欲測(cè)流量范圍。

渦街流量計(jì)的測(cè)量下限并非固定值，與流體工況密度及現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)干擾/電磁干擾強(qiáng)度密切相關(guān)。

密度下降n倍，下限升高?n倍。

干抗升高n倍，下限升高?n倍。

根據(jù)我們的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于工藝專(zhuān)業(yè)給出的最小流量、最大流量(或量程)要求，應(yīng)根據(jù)情況，在渦街流量計(jì)的口徑選擇時(shí)，留出“容錯(cuò)”余量。

渦街流量計(jì)的測(cè)量下限，應(yīng)為工藝提出的最小流量的1/3-1/10，依據(jù)工藝數(shù)據(jù)的可信度。

常見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)道振動(dòng)干撫，可按照0.2-0.5g估算，常取決于動(dòng)設(shè)備的性能及安裝水平，風(fēng)管按動(dòng)強(qiáng)度可高達(dá)2g-5g。

渦街流量計(jì)的測(cè)量上限，應(yīng)為工藝提出的最大流量3倍以上。

容錯(cuò)余量直接受限于渦街流量計(jì)的量程比性能指標(biāo)。

問(wèn)題的解答

首要的事項(xiàng)，是根據(jù)工藝要求選擇正確的口徑規(guī)格，以得到滿(mǎn)足工藝要求的測(cè)量范圍，即足夠的測(cè)量限。

渦街流量計(jì)為速度式流量計(jì)，應(yīng)采用工況流速進(jìn)行測(cè)量范圍的性能核算及審查。

流量低于下限，最好的結(jié)果是示值為零，與其他模擬式流量計(jì)不同，已不能反應(yīng)流量趨勢(shì)，而非精度下降！因此必須留出足夠的下限余量。

代表小流量的是低頻信號(hào)，而非微弱信號(hào)，因此，常用的“小信號(hào)截除”穩(wěn)定零點(diǎn)的措施對(duì)渦街基本無(wú)效。

渦街的測(cè)量下限通常由下列四個(gè)因素共同制約，實(shí)際下限必須取四個(gè)因素決定的最差值，最差值通常源于抗振性能的限制，因此表現(xiàn)出“渦街最怕振動(dòng)”的共識(shí)

雷諾數(shù)下限的限制：

信號(hào)處理系統(tǒng)的低端頻響限制：，直接查詢(xún)

信號(hào)處理系統(tǒng)的增益及抗干擾能力的限制

基于抗振性能認(rèn)證指標(biāo)及現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)強(qiáng)度的流速測(cè)量下限的核算：

流量高于上限，最好的結(jié)果是因“漏波”“倒走”產(chǎn)生的超常誤差，更有可能致使傳感器壽命縮短，甚至發(fā)生體或傳感器斷裂的現(xiàn)象，威脅下游設(shè)備的安全，因此必須留出足夠的上限余量。

渦街的測(cè)量上限通常由下列兩個(gè)因素共同制約：

1.信號(hào)處理系統(tǒng)高端頻響、渦街發(fā)生體及傳感器的結(jié)構(gòu)承受能力的限制，通?？芍苯硬捎弥圃焐烫峁┑纳舷拗?/span>

2.工藝要求的壓力損失極限限制：

渦街對(duì)于易氣化的液態(tài)流體，如液氨、LNG、乙醇等，應(yīng)確保足夠高的上游壓力或足夠低的溫度，以避免氣腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。公認(rèn)的下游最低壓力Pdmin可采用下式計(jì)算：

其中

謹(jǐn)慎審核制造商要求的直管段需求

由于缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)及各產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異，許多制造商照搬GB/T 2624.2-2006之前的孔板直管段需求，制造商制造商提出的直管段需求或許已經(jīng)過(guò)低。

不足的直管段，輕則導(dǎo)致漩渦強(qiáng)度不穩(wěn)定，產(chǎn)生難以接受的誤差；重則不能產(chǎn)生卡門(mén)渦街，連流量趨勢(shì)也不能反映。

避免不滿(mǎn)管的安裝位置

液體不滿(mǎn)管，可能導(dǎo)致傳感器不能拾取渦街信號(hào)，產(chǎn)生難以接受的誤差，甚至連流量趨勢(shì)也不能反映。

氣體管線下部存有液體時(shí)，氣體產(chǎn)生的渦街致使液體飛濺，產(chǎn)生的干擾往往遠(yuǎn)超氣體渦街信號(hào)強(qiáng)度，致使流量趨勢(shì)也不能反映。

須謹(jǐn)慎考量的創(chuàng)新

大口徑/低流速的應(yīng)用問(wèn)題

Ø 由于K系數(shù)與渦街流量計(jì)流通管內(nèi)徑呈反比，對(duì)于相同流速，呈現(xiàn)口徑規(guī)格越大，渦街頻率越低的規(guī)律，在選用DN200及以上口徑規(guī)格的滿(mǎn)管式渦街流量計(jì)時(shí)，可能出現(xiàn)渦街頻率與流速波動(dòng)頻率相近甚至相同的情形，致使渦街頻率無(wú)法正確識(shí)別，產(chǎn)生難以接受的測(cè)量誤差，這種情形出現(xiàn)的概率隨口徑規(guī)格的增大及流速的降低而升高，因此更易出現(xiàn)在大口徑液體檢測(cè)的應(yīng)用之中，這正是大多數(shù)制造商不生產(chǎn)DN300以上規(guī)格滿(mǎn)管式渦街流量計(jì)的真正原因。

自帶壓力檢測(cè)的問(wèn)題

Ø 由于渦街流量計(jì)流通管內(nèi)部流場(chǎng)呈現(xiàn)劇變的流場(chǎng)，依據(jù)伯努利方程即可判定：在渦街本體管壁上取得的壓力，與真實(shí)的管道靜壓必定存在明顯差異，并且，其差值與流體的流量/密度/粘度等特性密切關(guān)聯(lián)，當(dāng)前缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明自帶壓力檢測(cè)的誤差可信度。