渦街流量計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行與渦街流量計(jì)品質(zhì)、渦街流量計(jì)選型/安裝/參數(shù)設(shè)置、現(xiàn)場(chǎng)干擾等諸多因素有關(guān)，本文通過(guò)六種故障現(xiàn)象由淺入深剖析渦街流量計(jì)應(yīng)用問(wèn)題，值得儀表技術(shù)人員仔細(xì)品讀和收藏。

渦街流量計(jì)常見的六種故障
現(xiàn)象一：渦街流量計(jì)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。
開方運(yùn)算為最常見錯(cuò)誤(開方運(yùn)算僅針對(duì)于差壓式流量計(jì)，渦街流量計(jì)流量積算是不需要開方)，也常見溫壓換算公式、密度查詢公式錯(cuò)誤，修正錯(cuò)誤即可。

現(xiàn)象二：開車時(shí)，渦街流量計(jì)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)量下限高于開車時(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)為渦街流量計(jì)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】第二種現(xiàn)象，是昌暉儀表選了最好的渦街流量計(jì)，像大家熟知的愛默生和橫河的渦街，一般就是開車的時(shí)候沒流量，等開車成功正常生產(chǎn)了流量計(jì)就好好的了。這個(gè)問(wèn)題倒不是很大，但是以昌暉儀表的經(jīng)驗(yàn)看，往往會(huì)惹出大麻煩，開車時(shí)萬(wàn)一老總跑到中控室一看流量都是0，然后就問(wèn)投料沒有。投了。那為什么沒流量，流量計(jì)都是壞的？老總他不是自控出身，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)生渦街流量計(jì)不歸零，沒有流量也有指示，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，得重新買重新配管重新安裝。口徑變小，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。

現(xiàn)象三：流量大時(shí)，渦街流量計(jì)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。

【注釋】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街流量計(jì)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。



上面這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%。

現(xiàn)象四：無(wú)流量，渦街流量計(jì)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。



上圖為振動(dòng)干擾下，半水煤氣總管渦街信號(hào)(管徑2200mm)



上圖為高分辨率干擾信號(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

【注釋】第四種現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響制造廠的形象，會(huì)讓用戶覺得自己是上當(dāng)受騙了。沒有流量的，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)也沒有指示了，這個(gè)是最頭疼的事了。
本例中展示的兩張圖是昌暉儀表山西的一個(gè)客戶使用的渦街流量計(jì)輸出信號(hào)曲線，上面是工程師用專用軟件錄下來(lái)的波形文件，可以看出，指示非?；靵y，完全找不著渦街信號(hào)。下面這張是昌暉儀表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，渦街流量計(jì)是根本無(wú)法運(yùn)行的。
在這里筆者也向大家說(shuō)明一下，昌暉儀表不向任何人隱瞞自己失敗的案例，這個(gè)就是昌暉渦街流量計(jì)應(yīng)用失敗案例，對(duì)客戶做了退貨處理的，這樣客戶對(duì)領(lǐng)導(dǎo)也有交代。

現(xiàn)象五：示值波動(dòng)異常，渦街流量計(jì)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)生卡門渦街



渦街流量計(jì)清理探頭后，測(cè)量準(zhǔn)確

【注釋】第五種現(xiàn)象，渦街流量計(jì)示值波動(dòng)很大，誤差也很大。比方說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)的閥門、壓縮機(jī)、泵、任何東西都沒動(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。
上面兩張圖片是一個(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)，昌暉儀表通過(guò)在線檢測(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。

現(xiàn)象六：流量變化，而渦街流量計(jì)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】第六種現(xiàn)象，流量在變，但示值始終都沒有變化，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，所以你流量再怎么變，渦街流量計(jì)示值都只是顯示的干擾信號(hào)。

問(wèn)題的匯總分析
◆問(wèn)題的嚴(yán)重程度
現(xiàn)象一至現(xiàn)象六，問(wèn)題的嚴(yán)重程度依次遞增。
◆問(wèn)題的總結(jié)分析
現(xiàn)象一不是渦街流量計(jì)問(wèn)題；現(xiàn)象三是測(cè)量上限不足帶來(lái)的問(wèn)題；現(xiàn)象二、現(xiàn)象四、現(xiàn)象六是測(cè)量下限過(guò)高帶來(lái)的問(wèn)題；現(xiàn)象五是安裝及流體條件帶來(lái)的問(wèn)題。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，八成以上的運(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)量下限高于開車時(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)昌暉儀表的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于工藝專業(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。
●常見現(xiàn)場(chǎng)道振動(dòng)干擾，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。

關(guān)于測(cè)量下限的核算
流量低于渦街流量計(jì)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)切除”穩(wěn)定零點(diǎn)的措施對(duì)渦街基本無(wú)效。
渦街的測(cè)量下限通常由雷諾數(shù)下限、信號(hào)處理系統(tǒng)的低端頻響限制、信號(hào)處理系統(tǒng)的增益及抗干擾能力和基于抗振性能認(rèn)證指標(biāo)及現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)強(qiáng)度的流速測(cè)量下限的核算這四個(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“渦街流量計(jì)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
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：

Vmin_1為基于雷諾限制的工況流速下限(m/s)
Rd_min為保證渦街流量計(jì)標(biāo)稱精度所需的最小雷諾數(shù)
μ為流體在工況下的動(dòng)力粘度(cp或mpa.s)
ρ為流體工況密度(kg/m3)
D為管道內(nèi)徑(mm)
Vmin_4為基于抗振性能認(rèn)證指標(biāo)及現(xiàn)場(chǎng)管道振動(dòng)強(qiáng)度的流速下限(m/s)；V0為認(rèn)證時(shí)的時(shí)速下限(m/s)； VIf為預(yù)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)管道振動(dòng)干擾強(qiáng)度(g)； ρ0為認(rèn)證時(shí)的流體工況密度(kg/m3)； VIo為認(rèn)證的抗振動(dòng)干擾強(qiáng)度性能(g)； ρ為現(xiàn)場(chǎng)流體工況密度(kg/m3)；Vmin_3為基于信號(hào)處理系統(tǒng)抗干擾能力的流速下限(m/s)； C為常數(shù)，由信號(hào)處理系統(tǒng)的增益及抗干擾能力共同決定，各產(chǎn)品存在明顯差異； ρ為流體工況密度(kg/m3)

關(guān)于測(cè)量上限的核算
流量高于渦街流量計(jì)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┑纳舷拗怠?/span>
2、工藝要求的壓力損失極限限制：
△P為渦街流量計(jì)產(chǎn)生的永久壓力損失(kPa)；Cd為渦街流量計(jì)阻力系數(shù)，由其結(jié)構(gòu)決定；V為流體工況流速，通常取最高流速(m/s)；ρ為流體工況密度(kg/m3)

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Pdmin為下游最低壓力限(kPa，絕對(duì)壓力)；Pvap為流體在工況溫度下的飽和蒸汽壓(kPa，絕對(duì)壓力)；△P為總壓降(kPa)；Cd為渦街流量計(jì)阻力系數(shù)，由其結(jié)構(gòu)決定；V為流體工況流速，通常取最高流速(m/s)；ρ為流體工況密度(kg/m3)；C1為制造商提供的常數(shù)，取決于儀表結(jié)構(gòu)(無(wú)量綱)；C2為制造商提供的常數(shù)，取決于儀表結(jié)構(gòu)(無(wú)量綱)

安裝條件的審核
◆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，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)生卡門渦街，連流量趨勢(shì)也不能反映。
◆避免不滿管的安裝位置
液體不滿管，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
①大口徑/低流速的應(yīng)用問(wèn)題
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)格滿管式渦街流量計(jì)的真正原因。
②自帶壓力檢測(cè)的問(wèn)題
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。