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涡街流量计干扰问题怎么处理


文章日期:2019-08-11|阅读数:


涡街流量计干扰问题怎么处理?涡街流量计的干扰信号主要有电磁干扰和机械振动干扰两种,如何解决这两种抗干扰问题就成为改进涡街流量计的关键。
 
涡街流量计干扰问题怎么处理
 
涡街流量计通常采用金属外壳,外壳的屏蔽效应可以防止电场和射频干扰;对于磁场的干扰,可以在内部电路设计中通过优选非磁性元件、印刷电路板合理布线等办法解决,随着电子技术的发展和制造工艺的完善也不成问题。因此抗电磁干扰主要是抗地线电流干扰。
 
涡街流量计的压电晶体装在阻流体结构上,压电晶体的一端接外壳,故信号前置放大器必然接地。涡街流量计的输出信号送到二次仪表,而信号放大所需的直流电源又由二次仪表提供。压电晶体的地线与二次仪表的地线之间极可能存在跨步电压形成电流。这个电流在信号放大器的地线中流过就会有压降,这个压降与有效信号迭加在一起,无法分离,就是地线电流干扰。
 
地线电流干扰的解决措施是减小或消除了地线电流,最彻底的办法是把二次仪表来的直流电源隔离。即将直流电源经变压器隔离后再整流成直流供给涡街流量计,使二次仪表的地线与压电晶体的地线之间无任何电气连接。同时有效测量信号经前置放大后变成脉冲信号,经脉冲变压器输出至二次仪表,根本上消除地线电流的影响,是一种极其有效的抗干扰措施。然而变压器隔离的办法成本相对较高,体积又大,制造工艺上不容易实现,大大降低了实用性。光隔离限流抗干扰措施,能有效减少地线电流的干扰。原理如图2所示。
 
涡街流量计干扰问题怎么处理
 
图中,a是压电晶体的接地点,b是二次仪表的接地点。在地线回路中接入电阻r,于是a、b两点间的地线电流被电阻r 限制,a、b两点间的电压降在电阻r 两端。电阻r 两端的电压降反映到电源正线上则被三端稳压器R阻挡,前置放大器地线回路的电阻比电阻r 小很多,由于电阻r 的分压作用,涡街流量计的前置放大器地线中只有很小的地线电流。压电晶体的有效信号经放大后,由光隔离器件隔离输出,采用这种办法地线电流的干扰至少可以降低一个数量级。可以看出,使用光隔离限流抗干扰时为了使电源电压有足够的余量以阻挡跨步电压,信号放大器的地线与压电晶体的地线之间必须很好连接,才能保证前置放大器地线回路电阻极小。同时直流电源电压的选择应符合下式:
 
V1- V2- VR = V2 f
 
式中:V1为电源电压;V2为放大器用的电压;VR为三端稳压器的最低电压; V2 f 为电阻r 两端交流电压双峰值。
 
机械振动对涡街流量计的干扰更为普遍,抗机械振动干扰的措施还要从涡街流量计的基本原理人手。涡街流量计的敏感元件即压电晶体,封装在阻流体或称旋涡发生体内,流体流经阻流体时,阻流体两侧交替产生旋涡,旋涡的脉动压力作用于压电晶体,使其产生与旋涡频率或测量流量对应的信号电压,经放大、触发等信号处理后转换成脉冲信号输出。同时,管道的机械振动也同样作用于压电晶体,使其产生对应于振动频率的信号,这个振动干扰信号与流量测量有效信号无法分开。只有当有效信号幅值超过干扰信号幅值时,才能由门限取出有效信号。机械振动干扰信号的最大幅值就成为被测流量的信号幅值下限,即量程下限。
涡街流量计干扰问题怎么处理
 
为了使涡街流量计尽可能测量低流速、小流量,必须提高信噪比,即尽量提高有效流量信号的幅值而降低机械振动干扰信号的幅值。改进阻流体的结构形状,使传感器能更好地接收旋涡的脉动压力,可使有效信号幅值提高。但更有效的办法是在旋涡发生体的两侧封装对应的两块压电晶体,即采用差动压电传感器和差动放大电路(见图3)。由于机械振动对2块压电晶体的作用力是一致的,而流体旋涡在阻流体两侧是交替产生的,通过差动放大后,2块压电晶体相同的机械振动信号相互抵消削减,2块压电晶体相反的流量信号相加后增强。于是,大大降低了机械振动信号的干扰。

涡街流量计常见故障的解决指导
 
1、示值误差偏离过大、重复性过大
 
原因分析为一次元件的漩涡发生体损坏;上、下游直管段长度不够;仪表常数K只设置不正确;探头玷污严重;管道内流体扰动过大。解决方法为更换漩涡发生体;改变安装地点;重新计量检定取得正确仪表常数K;清洗探头;调换安装地,增加入口压力。
 
2、无流量时有信号输出
 
原因分析为仪表引线屏蔽或接
地不良引入干扰信号;仪表周围有强电设备或动力线干扰;管道强烈震动。解决方法为加强引线屏蔽,保证线路良好接地;让仪表远离干扰源;跳高触发电平或减震。
 
3、流量下限拓展受限制
 
选用可以设置流量补偿修正系数的流量显示积算仪,通过软件编程来实现流量下限的拓展。以三角柱形漩涡发生体为例,雷诺数范围为2×104~7×106,为实现流量下限延伸到5×103,在测量小流量时应修正。根据在雷诺数5×103~2×104范围内的理论补偿修正系数,拓展流量下限及补偿流量测量误差。
 
4、通电后二次仪表无显示
 
原因分析为电源接线有误或电源断路;接线电压大于220V,电炉烧坏;供电电压与仪表要求供电电压不相符;传感器故障或放大板故障;故道内流量太小或管道内无流量。解决方法为检查线路,正确接线;如果烧坏查找损坏部件,更换原厂配件;按要求提供供电电源;更换二次仪表故障部件;调整管道流量。
 
5、仪表常数K随使用介质变化而变化
 
涡街流量传感器用来测量液体流量时,应该使用水来标定仪表常数K值,在测量气体和蒸汽时,应该用气体标定仪表常数K值。虽然从原理上讲,仪表常数K值与被测介质的性质无关,但由于传感器的加工工艺,各生产厂家之间存在差异,不同流体对应的K值会有一些区别。因而,使用不同介质时,应该用等同介质标定,以取得仪表常数K值。同时,使用介质温度高于150℃时,还应该对仪表常数K值修正。
 
6、流量不准确,与工艺参数差别较大
 
原因分析为工艺参数录入有误;仪表量程不满足实际流量要求。解决方法为:正确录入仪表参数;调整工艺或选择适合实际流量范围的仪表。
 
7、 远传信号输出不正常
 
原因分析为如果是频率或脉冲信号输出,接受电路与输出电路兼容;如果是(4~20)mA电流输出,流量设定范围与输出电流不一一对应。解决方法为外接电器元件(如串联一定阻值的电阻等),使输出和输入电路良好兼容;参数设定时流量上下限数值与4mA和20mA一一对应。
 
8. 仪表使用一段时间后,误差偏离正常范围
 
由于工业流体介质往往含有一些杂质,应根据具体情况在规定时间内清洗传感器。

安装应力检测式涡街流量计的现场管道机械振动相当强烈,影响到仪表不能正常工作,有何对策?
 
遇到这种情况,可采用下列措施中的一种或几种,使仪表能正常工作。
 
1.调整流量计的安装方位。
 
流量计对不同方向的抗振动的抵抗能力是不同的。安装在管道上的流量计方位可用X-Y-Z三维坐标表示,X是管道中心线方向,即流量计进口到出口的方向;Z是流量计柱体轴向;Y是与管道中心线垂直同时与流量计柱体轴向垂直的方向,也是涡街横向力作用的方向。流量计Z方向的抗振动能力最强而Y方向则最差(请读者思考一下:为什么?)。流量计安装于管道上时,X轴是必须与管道一致的,但是流量计的Y轴(连带Z轴)是可以随意绕X轴旋转到任意方位的。明白了这一点,我们就有了第一个措施了:观察或测定短道的主要振动方向,然后,旋转流量计,直到Z轴与此主振反向重合,把仪表固定在该方位工作。
 
2.增设管道固定支架,限制管道振幅。
 
在流量计下游,紧靠流量计处加装一个固定支架,可以减小管道振幅达到降低振动噪声目的。
 
3.调整仪表电路的设定状态,力求排除振动噪声的影响。
 
隔爆型涡街流量计与本安防爆型涡街流量计使用上有何不同?
 
这里,我们暂不讨论它们在系统设计和安装工艺上的不同要求,我们只关注这两种不同防爆型式涡街流量计的不同操作要求和用户的不同感受。首先我们要注意到,由于流量测量的特点,流量仪表的现场调试是难免的。而对于现今国内外生产的涡街流量计而言,通电状态下的现场调试几乎是必不可少的。涡街流量计一般需要现场调整信号增益,消除振动干扰等操作。隔爆型涡街流量计不允许通电状态下打开电路壳体,要交替通断电源进行反复调整,既不方便也容易出现差错和危险。本安防爆型涡街流量计则可以在通电状态下进行随意的操作,既便利又安全。
 
涡街流量计测量气体或蒸汽(蒸汽流量计)时,需要同时测量介质压力和温度。对压力和温度测点位置有什么要求?
 
压力温度测点,应按照涡街流量计生产厂家在安装使用说明书中指定的位置设置。温度测点应设在流量计后3-5D,太靠近流量计,温度计套管会影响流量计的信号质量,温度测点离流量计太远,则测得温度可能与流量计处温度有差异。压力测点则必须完全按照厂家指定位置设置,否则,会产生附加的测量误差。由于流量计前后有压力差,因此,流量计前后压力不同,介质密度也不同。


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