揭秘涡街流量计应用过程中的六种故障现象产生的原因及应对思路

涡街流量计稳定运行与涡街流量计品质、涡街流量计选型/安装/参数设置、现场干扰等诸多因素有关，本文通过六种故障现象由浅入深剖析涡街流量计应用问题，值得仪表技术人员仔细品读和收藏。

涡街流量计常见的六种故障
现象一：涡街流量计示值稳定，趋势清晰，但误差明显
分析：DCS中设置、组态错误。
开方运算为zui常见错误(开方运算仅针对于差压式流量计，涡街流量计流量积算是不需要开方)，也常见温压换算公式、密度查询公式错误，修正错误即可。

现象二：开车时，涡街流量计示值为零，工艺正常时，测量正常；但在正常生产中，流量稍小就回零，流量大时，测量正常

分析：流量计测量下限高于开车时的小流量，问题在于：流量计口径规格偏大，或流量计自身下限偏高。
调高灵敏度可降低下限，但很可能发生无流量、有示值的情况发生，原因在于：高灵敏度下，干扰被误识为涡街流量计信号，应换装更小口径规格产品，以增强流量信号，但可能引发现象三问题。因此更换具有更低测量下限的产品是更好的办法。

【注释】二种现象，是润中仪表选了zui好的涡街流量计，像大家熟知的爱默生和横河的涡街，一般就是开车的时候没流量，等开车成功正常生产了流量计就好好的了。这个问题倒不是很大，但是以润中仪表的经验看，往往会惹出大麻烦，开车时万一老总跑到中控室一看流量都是0，然后就问投料没有。投了。那为什么没流量，流量计都是坏的？老总他不是自控出身，他不会明白这个现象是怎么回事，这时反而给我们自控人员带来很大的压力。
想要解决这个问题，只有办法，那自由提高灵敏度，那提高了灵敏度以后，涡街的下限就下去了，但这么搞就会发生涡街流量计不归零，没有流量也有指示，这个惹的麻烦就会更大。
还有一种解决方案就是换小口径的表，那也是相当麻烦，得重新买重新配管重新安装。口径变小，测量下限也变低了，流量可以测到了，但是你这么做了以后，往往会发生这个问题。

现象三：流量大时，涡街流量计误差严重，甚至发生体/传感器断裂
分析：涡街的稳定性随流速升高呈现稳定性变差的趋势，如不能有效抑制，将产生漏计漩涡个数的情形，即“漏波”现象，常见流量超上限后，流量越大、示值越小的“倒走”现象，呈现超常误差，更大的风险在于传感器/涡街发生体断裂。
在此，*先必须解除涡街发生体及涡街传感器的断裂风险，必须更换更大口径规格，但易引发现象二。因此，更换具有更高测量上限的产品是更好的解决方法。

【注释】流量小的时候蛮好的，流量大的时候误差非常大，大到负百分之几十。因为涡街流量计有个特有度现象，当流量大于它的测量范围的时候，真正的测量能力，涡街会出现倒走现象，就是流量越大指示越小，这也是涡街特有的漏波现象。还有更严重的情况，就是发生体或者传感器断裂，高速砸向下游。如果下游是非常昂贵的设备，那这个祸就惹的大了，这种现象的后果非常严重，我们得想尽办法去避免这种现象的发生。

上面这张图就是涡街漏波的原因，因为涡街越强的时候越不稳定，不稳定就是信号幅度大大小小，小到有些信号无法被触发器识别。通过把频率信号变成方波以后，可以数出漩涡个数，然而跟真正的涡街个数相比，少了44.3%。

现象四：无流量，涡街流量计有示值；调整后，零点稳定，但有流量，也无示值
分析：无流量时，涡街流量计输出的是干扰信号，通过降低灵敏度舍弃干扰，可使流量计归零，但如干扰信号的强度高于zui大流量的涡街信号，意味着：舍弃干扰的同时，流量信号也完全被舍弃，流量计不可用。

上图为振动干扰下，半水煤气总管涡街信号(管径2200mm)

上图为高分辨率干扰信号频谱识别及抑制系统提取的涡街信号，流速0.25至1m/s

【注释】第四种现象会严重影响制造厂的形象，会让用户觉得自己是上当受骗了。没有流量的，却有指示，通过调整灵敏度以后，零点稳定了，但有流量的时候流量计也没有指示了，这个是zui头疼的事了。
本例中展示的两张图是润中仪表山西的一个客户使用的涡街流量计输出信号曲线，上面是工程师用专用软件录下来的波形文件，可以看出，指示非常混乱，完全找不着涡街信号。下面这张是润中仪表用高性能电脑用频谱分析及抑制软件，找到了涡街，通过计算介质流速只有0.25-1m/s，像这种情况，涡街流量计是根本无法运行的。
在这里笔者也向大家说明一下，润中仪表不向任何人隐瞒自己失败的案例，这个就是润中涡街流量计应用失败案例，对客户做了退货处理的，这样客户对领导也有交代。

现象五：示值波动异常，涡街流量计误差大
分析：直管段不足、安装偏心过大、大尺寸异物挂/附、气液共存等破坏卡门涡街的产生条件，流量计将乱流、杂乱漩涡误识为涡街信号

高炉煤气，管径600mm，运行6个月后，不能产生卡门涡街

涡街流量计清理探头后，测量准确

【注释】第五种现象，涡街流量计示值波动很大，误差也很大。比方说现场的阀门、压缩机、泵、任何东西都没动过，流量不应该出现大的波动，但是流量指示就是不对，这个时候往往就是因为上面说列举的几个原因。
上面两张图片是一个典型的脏污影响测量的问题，这个高炉煤气，用了一段时间以后，突然指示不对了，完全找不到涡街信号，润中仪表通过在线检测手段，判断出探头堵了，拆下后，手指抠干净装上，涡街立马出来了，很稳定。

现象六：流量变化，而涡街流量计示值基本不变，或变化混乱，已不能反应流量变化趋势
分析：振动干扰、电磁干扰信号强度超越zui大流量下的涡街信号强度，流量计输出的是干扰信号频率，与涡街频率无关，因而与流量无关、包络线含流量信息，其他为干扰

【注释】第六种现象，流量在变，但示值始终都没有变化，遇到这个问题，毫无疑问只能退货处理。这个只有两种原因，一种是振动干扰，另一种是电磁干扰。简单的就是干扰信号，把涡街信号给压制掉了，所以你流量再怎么变，涡街流量计示值都只是显示的干扰信号。

问题的汇总分析
◆问题的严重程度
现象一至现象六，问题的严重程度依次递增。
◆问题的总结分析
现象一不是涡街流量计问题；现象三是测量上限不足带来的问题；现象二、现象四、现象六是测量下限过高带来的问题；现象五是安装及流体条件带来的问题。

根据经验，八成以上的运行不良，源于涡街流量计的测量下限高于欲测流量。

●现象二：涡街流量计测量下限高于开车时的小流量，低于常用流量。
●现象四：涡街流量计测量下限高于常用流量。
●现象六：涡街流量计测量下限远高于欲测流量范围。
●涡街流量计的测量下限并非固定值，与流体工况密度及现场振动干扰/电磁干扰强度密切相关。
●密度下降n倍，下限升高√n倍。
●干抗升高n倍，下限升高√n倍。
●根据润中仪表的工程经验，对于工艺**给出的zui小流量、zui大流量(或量程)要求，应根据情况，在涡街流量计的口径选择时，留出“容错”余量。
●涡街流量计的测量下限，应为工艺提出的zui小流量的1/3-1/10，依据工艺数据的可信度。
●常见现场道振动干扰，可按照0.2-0.5g估算，常取决于动设备的性能及安装水平，风管按动强度可高达2g-5g。
●涡街流量计的测量上限，应为工艺提出的zui大流量3倍以上。
●容错余量直接受限于涡街流量计的量程比性能指标。

◆问题的解答
*要的事项，是根据工艺要求选择正确的口径规格，以得到满足工艺要求的测量范围，即足够的测量限。涡街流量计为速度式流量计，应采用工况流速进行测量范围的性能核算及审查。

关于测量下限的核算
流量低于涡街流量计下限，zui好的结果是示值为零，与其他模拟式流量计不同，已不能反应流量趋势，而非精度下降！因此必须留出足够的下限余量。
代表小流量的是低频信号，而非微弱信号，因此，常用的“小信号切除”稳定零点的措施对涡街基本无效。
涡街的测量下限通常由雷诺数下限、信号处理系统的低端频响限制、信号处理系统的增益及抗干扰能力和基于抗振性能认证指标及现场振动强度的流速测量下限的核算这四个因素共同制约，实际下限必须取四个因素决定的zui差值，zui差值通常源于抗振性能的限制，因此表现出“涡街流量计zui怕振动”的共识。

雷诺数下限的限制：
信号处理系统的低端频响限制：，直接查询
信号处理系统的增益及抗干扰能力的限制
基于抗振性能认证指标及现场振动强度的流速测量下限的核算：

Vmin_1为基于雷诺限制的工况流速下限(m/s)

Rd_min为保证涡街流量计标称精度所需的zui小雷诺数
μ为流体在工况下的动力粘度(cp或mpa.s)
ρ为流体工况密度(kg/m³)
D为管道内径(mm)
Vmin_4为基于抗振性能认证指标及现场管道振动强度的流速下限(m/s)；V0为认证时的时速下限(m/s)； VIf为预计的现场管道振动干扰强度(g)； ρ0为认证时的流体工况密度(kg/m³)； VIo为认证的抗振动干扰强度性能(g)； ρ为现场流体工况密度(kg/m³)；Vmin_3为基于信号处理系统抗干扰能力的流速下限(m/s)； C为常数，由信号处理系统的增益及抗干扰能力共同决定，各产品存在明显差异； ρ为流体工况密度(kg/m³)

关于测量上限的核算
流量高于涡街流量计上限，zui好的结果是因“漏波”“倒走”产生的超常误差，更有可能致使传感器寿命缩短，甚至发生体或传感器断裂的现象，威胁下游设备的安全，因此必须留出足够的上限余量。

涡街的测量上限通常由下列两个因素共同制约：
1、信号处理系统高端频响、涡街发生体及传感器的结构承受能力的限制，通常可直接采用制造商提供的上限值。
2、工艺要求的压力损失极限限制：
△P为涡街流量计产生的**压力损失(kPa)；Cd为涡街流量计阻力系数，由其结构决定；V为流体工况流速，通常取zui高流速(m/s)；ρ为流体工况密度(kg/m³)

涡街对于易气化的液态流体，如液氨、LNG、乙醇等，应确保足够高的上游压力或足够低的温度，以避免气腐蚀现象的发生。公认的下游zui低压力Pdmin可采用下式计算：
其中Pdmin为下游zui低压力限(kPa，**压力)；Pvap为流体在工况温度下的饱和蒸汽压(kPa，**压力)；△P为总压降(kPa)；Cd为涡街流量计阻力系数，由其结构决定；V为流体工况流速，通常取zui高流速(m/s)；ρ为流体工况密度(kg/m³)；C1为制造商提供的常数，取决于仪表结构(无量纲)；C2为制造商提供的常数，取决于仪表结构(无量纲)

安装条件的审核
◆谨慎审核制造商要求的直管段需求
由于缺乏试验数据及各产品结构差异，许多制造商照搬GB/T 2624.2-2006之前的孔板直管段需求，造商提出的直管段需求或许已经过低。不足的直管段，轻则导致漩涡强度不稳定，产生难以接受的误差；重则不能产生卡门涡街，连流量趋势也不能反映。
◆避免不满管的安装位置
液体不满管，可能导致传感器不能拾取涡街信号，产生难以接受的误差，甚至连流量趋势也不能反映。
气体管线下部存有液体时，气体产生的涡街致使液体飞溅，产生的干扰往往远超气体涡街信号强度，致使流量趋势也不能反映。
◆须谨慎考量的创新
①大口径/低流速的应用问题
由于K系数与涡街流量计流通管内径呈反比，对于相同流速，呈现口径规格越大，涡街频率越低的规律，在选用DN200及以上口径规格的满管式涡街流量计时，可能出现涡街频率与流速波动频率相近甚至相同的情形，致使涡街频率无法正确识别，产生难以接受的测量误差，这种情形出现的概率随口径规格的增大及流速的降低而升高，因此更易出现在大口径液体检测的应用之中，这正是大多数制造商不生产DN300以上规格满管式涡街流量计的真正原因。
②自带压力检测的问题
由于涡街流量计流通管内部流场呈现剧变的流场，依据伯努利方程即可判定：在涡街本体管壁上取得的压力，与真实的管道静压必定存在明显差异，并且，其差值与流体的流量/密度/粘度等特性密切关联，当前缺乏试验数据证明自带压力检测的误差可信度。

上一条：磁翻板液位计等仪器仪表的校准校正的内容有哪些
下一条：浮球液位开关和浮球液位计的工作原理以及操作调试注意事项