干貨丨渦街流量計應用中常見問題分析

1.1現(xiàn)象一：示值穩(wěn)定，趨勢清晰，但誤差明顯

分析：DCS中設置、組態(tài)錯誤。

開方運算為最常見錯誤，也常見溫壓換算公式、密度查詢公式錯誤，修正錯誤即可。

（壓力流量計）

（渦街流量計）

1.2現(xiàn)象二：開車時，示值為零，工藝正常時，測量正常；但在正常生產(chǎn)中，流量稍小就回零，流量大時，測量正常

分析：流量計測量下限高于開車時的小流量，問題在于：流量計口徑規(guī)格偏大，或流量計自身下限偏高。

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

注釋：

第二種現(xiàn)象，是我們選了最好的渦街，像我們熟知的愛默生和橫河的渦街，一般就是開車的時候沒流量，等開車成功正常生產(chǎn)了流量計就好好的了。這個問題倒不是很大，但是以我們的經(jīng)驗看，往往會惹出大麻煩，開車時萬一老總跑到中控室一看流量都是0，然后就問投料沒有。投了。那為什么沒流量，流量計都是壞的？老總他不是自控出生，他不會明白這個現(xiàn)象是怎么回事，這時反而給我們自控人員帶來很大的壓力。

想要解決這個問題，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，但這么搞就會發(fā)生渦街歸不0，沒有流量也有指示，這個惹的麻煩就會更大。

還有一種解決方案就是換小口徑的表，那也是相當麻煩，得重新買重新配管重新安裝?？趶阶冃。瑴y量下限也變低了，流量可以測到了，但是你這么做了以后，往往會發(fā)生這個問題。

1.3現(xiàn)象三：流量大時，誤差嚴重，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，如不能有效抑制，將產(chǎn)生漏計漩渦個數(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，更大的風險在于傳感器/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險，必須更換更大口徑規(guī)格，但易引發(fā)現(xiàn)象二。

因此，更換具有更高測量上限的產(chǎn)品是更好的解決方法。

注釋：

流量小的時候蠻好的，流量大的時候誤差非常大，大到負百分之幾十。因為渦街他有個特有度現(xiàn)象，當流量大于它的測量范圍的時候，真正的測量能力，渦街會出現(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備，那這個禍就惹的大了，這種現(xiàn)象的后果非常嚴重，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，因為渦街越強的時候越不穩(wěn)定，不穩(wěn)定就是信號幅度大大小小，小到有些信號無法被觸發(fā)器識別。通過把頻率信號變成方波以后，可以數(shù)出漩渦個數(shù)，然而跟真正的渦街個數(shù)相比，少了44.3%。

1.4現(xiàn)象四：無流量，有示值；調整后，零點穩(wěn)定，但有流量，也無示值

分析：無流量時，渦街流量計輸出的是干擾信號，通過降低靈敏度舍棄干擾，可使流量計歸零，但如干擾信號的強度高于最大流量的渦街信號，意味著：舍棄干擾的同時，流量信號也完全被舍棄，流量計不可用。

振動干擾下，半水煤氣總管渦街信號（管徑2200mm）

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

注釋：

第四種現(xiàn)象，非常嚴重，會讓用戶覺得自己是上當受騙了。沒有流量的，卻有指示，通過調整靈敏度以后，零點穩(wěn)定了，但有流量的時候流量計也沒有指示了，這個是最頭疼的事了。

下面這兩張圖是我們山西的一個客戶，上面是我們用專用軟件錄下來的波形文件，可以看出，指示非常混亂，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，通過計算介質流速只有0.25～1m/s，像這種情況，我們流量計是根本無法運行的。

在這邊我也向大家說明一下，我們不向任何人隱瞞我們失敗的案例，這個就是我們失敗案例，我們要求客戶做退貨處理的，這樣客戶對領導也有交代。

1.5現(xiàn)象五：示值波動異常，誤差大

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

高爐煤氣，管徑600mm，運行6個月后，不能產(chǎn)生卡門渦街

清理探頭后，測量準確

注釋：

第五種現(xiàn)象，示值波動很大，誤差也很大。比方說我閥門、壓縮機、泵、任何東西我都沒動過，流量不應該出現(xiàn)大的波動，但是流量指示就是不對，這個時候往往就是因為上面說列舉的幾個原因。

下面的圖片是一個典型的臟污影響測量的問題，這個高爐煤氣，用了一段時間以后，突然指示不對了，完全找不到渦街信號，我們通過我們在線檢測手段，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，已不能反應流量變化趨勢

分析：振動干擾、電磁干擾信號強度超越最大流量下的渦街信號強度，流量計輸出的是干擾信號頻率，與渦街頻率無關，因而與流量無關、

包絡線含流量信息，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，遇到這個問題，毫無疑問只能退貨處理。

這個只有兩種原因，一種是振動干擾，另一種是電磁干擾。簡單的就是干擾信號，把渦街信號給壓制掉了，所以你流量在怎么變，流量計示值都只是顯示的干擾信號。

問題的嚴重程度

現(xiàn)象一 ~ 現(xiàn)象六，依次遞增

問題的總結分析

非渦街流量計問題?現(xiàn)象一

測量上限不足帶來的問題?現(xiàn)象三

測量下限過高帶來的問題?現(xiàn)象二、現(xiàn)象四、現(xiàn)象六

安裝及流體條件帶來的問題?現(xiàn)象五

根據(jù)經(jīng)驗，8成以上的運行不良，源于渦街流量計的測量下限高于欲測流量

現(xiàn)象二：渦街流量計測量下限高于開車時的小流量，低于常用流量。

現(xiàn)象四：渦街流量計測量下限高于常用流量。

現(xiàn)象六：渦街流量計測量下限遠高于欲測流量范圍。

渦街流量計的測量下限并非固定值，與流體工況密度及現(xiàn)場振動干擾/電磁干擾強度密切相關。

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，對于工藝專業(yè)給出的最小流量、最大流量(或量程)要求，應根據(jù)情況，在渦街流量計的口徑選擇時，留出“容錯”余量。

渦街流量計的測量下限，應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)場道振動干撫，可按照0.2-0.5g估算，常取決于動設備的性能及安裝水平，風管按動強度可高達2g-5g。

渦街流量計的測量上限，應為工藝提出的最大流量3倍以上。

容錯余量直接受限于渦街流量計的量程比性能指標。

問題的解答

首要的事項，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量范圍，即足夠的測量限。

渦街流量計為速度式流量計，應采用工況流速進行測量范圍的性能核算及審查。

流量低于下限，最好的結果是示值為零，與其他模擬式流量計不同，已不能反應流量趨勢，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，而非微弱信號，因此，常用的“小信號截除”穩(wěn)定零點的措施對渦街基本無效。

渦街的測量下限通常由下列四個因素共同制約，實際下限必須取四個因素決定的最差值，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”的共識

雷諾數(shù)下限的限制：

信號處理系統(tǒng)的低端頻響限制：，直接查詢

信號處理系統(tǒng)的增益及抗干擾能力的限制

基于抗振性能認證指標及現(xiàn)場振動強度的流速測量下限的核算：

流量高于上限，最好的結果是因“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，威脅下游設備的安全，因此必須留出足夠的上限余量。

渦街的測量上限通常由下列兩個因素共同制約：

1.信號處理系統(tǒng)高端頻響、渦街發(fā)生體及傳感器的結構承受能力的限制，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：

渦街對于易氣化的液態(tài)流體，如液氨、LNG、乙醇等，應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。公認的下游最低壓力Pdmin可采用下式計算：

其中

謹慎審核制造商要求的直管段需求

由于缺乏試驗數(shù)據(jù)及各產(chǎn)品結構差異，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)過低。

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

避免不滿管的安裝位置

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

氣體管線下部存有液體時，氣體產(chǎn)生的渦街致使液體飛濺，產(chǎn)生的干擾往往遠超氣體渦街信號強度，致使流量趨勢也不能反映。

須謹慎考量的創(chuàng)新

大口徑/低流速的應用問題

Ø 由于K系數(shù)與渦街流量計流通管內徑呈反比，對于相同流速，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時，可能出現(xiàn)渦街頻率與流速波動頻率相近甚至相同的情形，致使渦街頻率無法正確識別，產(chǎn)生難以接受的測量誤差，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)在大口徑液體檢測的應用之中，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的真正原因。

自帶壓力檢測的問題

Ø 由于渦街流量計流通管內部流場呈現(xiàn)劇變的流場，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/粘度等特性密切關聯(lián)，當前缺乏試驗數(shù)據(jù)證明自帶壓力檢測的誤差可信度。