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關于兩線制渦街流量計的設計與改進方案介紹(下)
發表時間：2017-03-29 ??點擊次數：1309? 技術支持：1560-1403-222
(接上頁)
3 渦街流量計設計的改進完善
渦街流量計研發成功投入市場以來，現場運行過程中，發現渦街流量計的信號處理器在設計方面存在一些不完善之處，在現場電磁干擾較強場合會影響儀表的測量精度，因此需要對信號處理器電路及結構進行改進。
3.1 電源浮地問題的改進
由于渦街流量計的供電電源要求浮地，因此爆炸環境條件下使用的渦街流量計配有隔離式安全柵。在非爆炸性環境條件下，由于現場標準24V供電電源負端直接接地，用戶沒有按照要求對電源進行浮地處理，造成渦街流量計不能正常工作，甚至損壞電路板中元器件。因為現場設備大部分為防止電磁干擾，需要電源直接接地，本渦街流量計電源單獨需要浮地，用戶需單獨為本渦街流量計提供電源，給用戶增加成本，因此需對渦街流量計的信號處理器進行改造，解決電源需要浮地的問題。
通過實驗改變頻電轉換板中集成塊的工作電壓，使集成塊的電源地與渦街流量計的24V DC直流電源直接相連；給信號放大器的輸入信號端增加電位平移電路，同時改進電壓電流轉換電路。經過上述改進電路試驗，渦街流量計電源可以直接接地，解決了渦街流量計供電電源需要浮地的問題，方便了用戶的使用。 在爆炸性環境條件下使用時，安全柵可以選用普通型，不用再選擇隔離式安全柵了。
3.2 流量波動較大問題的改進辦法
由于渦街流量計采用兩線制電路，輸出標準4～20mA信號，信號處理器的自身功耗不能過大。因此對渦街流量傳感器信號的放大、濾波等處理電路不能太復雜，需要靠調整部分元器件的參數值來滿足不同介質和不同測量范圍。出廠標定時，因為標定現場電磁干擾、振動干擾等影響因素較弱，標定好的參數在用戶現場因為環境不同、干擾信號強弱不同，現場測量出現不穩定情況，特別是在流量較低時，流量波動較大，必須派維修人員到現場進行參數調整，因此在電路板設計時將幾組參數的元器件同時焊接在電路板上，調試維修時通過撥動開關加以組合選擇，用戶就可以現場調試，方便用戶的使用，提高了測量的精度。
3.3 渦街流量計結構的改進
3.3.1 接線端子的改進
渦街流量計為方便用戶現場觀察流量變化，設計帶有現場指示的4～20mA流量表頭。接線時需要將指示表頭拆下來，接線后需要重新安裝表頭，給現場施工人員帶來不便。針對這個問題，改進了渦街流量計的信號處理器殼體結構，將接線端子調整到線路板一側，表頭一側不再進行接線，方便了儀表的安裝。
3.3.2 指示表頭線路的改進
現場指示表頭串聯在4～20mA電流輸出電路中，一旦表頭出現損壞斷路，造成渦街流量計無法正常工作?，F場指示表頭的指針靈敏度高，在運輸和使用過程中極易出現指針卡住、指示不準或損壞現象，除了選擇質量可靠的指示表頭廠家外，同時在電路中加以改進。在表頭后正向并一個開關二極管，表頭出現損壞后，渦街流量計仍然能正常工作。
在表頭后正向并聯開關二極管即能解決表頭損壞后渦街流量計仍能正常供電工作問題，也不會對測量結果造成影響。因為電流表表頭的內阻約為6Ω左右，正常工作時通過表頭的電流在4～20mA之間，根據歐姆定律，正常工作時表頭兩端的電壓在0.024～0.12V之間，遠低于二極管的導通電壓0.7V，同時也遠低于二極管的死區電壓0.5V，因此正常工作時，正向并聯的二極管正向等效電阻很大，正向電流幾乎為零，不會影響測量結果。出現指示表頭損壞斷路時，正向并聯的開關二極管導通，渦街流量計仍能正常工作，輸出4～20mA電流信號。
4 渦街流量計的特點
渦街流量傳感器檢測具有不受流體組分、密度、溫度、壓力的影響，無可動部件、產品無磨損、耐臟污，無需機械維修，可靠性高、使用壽命長；測量范圍寬，一般量程度可達10：1以上；整體結構設計合理，壓力損失約為孔板流量計的1/4～1/2，壓力損失較??；在一定雷諾數范圍內，輸出頻率信號不受流體的密度、粘度和組分的影響，即儀表系數僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸有關，只需在一種典型介質中校驗而適用于各種介質；與節流式差壓流量計相比較，無需導壓管和三閥組等，不易出現泄漏、堵塞和凍結等現象，不易結垢，耐高溫、高壓；結構簡單牢固，安裝方便，維護費較低；應用范圍**，可適用液體、氣體和蒸氣等不同介質的測量。
渦街流量計有多種信號和規格，有磁敏式、壓電式檢測方式，能夠適用于流量計量的大部分場合要求，**應用于石油、化工、冶金、城市集中供暖以及紡織和食品等行業。本渦街流量計采用本質安全型結構，與安全柵一起組成本質安全系統。
由于渦街流量計不適用于低雷諾數流量測量，在管道內介質粘度高、流速低、管徑小等情況下測量精度無法保證，應用受到限制；并且渦街流量計對測量管道的機械振動較敏感，不宜安裝于有強振動的場所。選擇傳感器安裝場所時盡量避開振動源，采取加裝管道支撐物等措施，減小測量管道的振動幅度，降低振動對測量信號的干擾，提高測量的精確度。
5 結論
研制的兩線制渦街流量計，根據測量介質及工況環境選擇適宜的測量傳感器，以達到較高的工作可靠性和測量精確度。通過實際應用及線路及結構的不斷改進，兩線制渦街流量渦街流量計性能得到了完善和提高，使用方便、可靠，得到了**的應用，已累計生產四百多臺，為企業創造產值三百多萬元，取得了良好的經濟效益。
上一條：關于兩線制渦街流量計的設計與改進方案介紹(上)
下一條：簡述原油分離器磁翻板液位計的現場校準
3 渦街流量計設計的改進完善
渦街流量計研發成功投入市場以來，現場運行過程中，發現渦街流量計的信號處理器在設計方面存在一些不完善之處，在現場電磁干擾較強場合會影響儀表的測量精度，因此需要對信號處理器電路及結構進行改進。
3.1 電源浮地問題的改進
由于渦街流量計的供電電源要求浮地，因此爆炸環境條件下使用的渦街流量計配有隔離式安全柵。在非爆炸性環境條件下，由于現場標準24V供電電源負端直接接地，用戶沒有按照要求對電源進行浮地處理，造成渦街流量計不能正常工作，甚至損壞電路板中元器件。因為現場設備大部分為防止電磁干擾，需要電源直接接地，本渦街流量計電源單獨需要浮地，用戶需單獨為本渦街流量計提供電源，給用戶增加成本，因此需對渦街流量計的信號處理器進行改造，解決電源需要浮地的問題。
通過實驗改變頻電轉換板中集成塊的工作電壓，使集成塊的電源地與渦街流量計的24V DC直流電源直接相連；給信號放大器的輸入信號端增加電位平移電路，同時改進電壓電流轉換電路。經過上述改進電路試驗，渦街流量計電源可以直接接地，解決了渦街流量計供電電源需要浮地的問題，方便了用戶的使用。 在爆炸性環境條件下使用時，安全柵可以選用普通型，不用再選擇隔離式安全柵了。
3.2 流量波動較大問題的改進辦法
由于渦街流量計采用兩線制電路，輸出標準4～20mA信號，信號處理器的自身功耗不能過大。因此對渦街流量傳感器信號的放大、濾波等處理電路不能太復雜，需要靠調整部分元器件的參數值來滿足不同介質和不同測量范圍。出廠標定時，因為標定現場電磁干擾、振動干擾等影響因素較弱，標定好的參數在用戶現場因為環境不同、干擾信號強弱不同，現場測量出現不穩定情況，特別是在流量較低時，流量波動較大，必須派維修人員到現場進行參數調整，因此在電路板設計時將幾組參數的元器件同時焊接在電路板上，調試維修時通過撥動開關加以組合選擇，用戶就可以現場調試，方便用戶的使用，提高了測量的精度。
3.3 渦街流量計結構的改進
3.3.1 接線端子的改進
渦街流量計為方便用戶現場觀察流量變化，設計帶有現場指示的4～20mA流量表頭。接線時需要將指示表頭拆下來，接線后需要重新安裝表頭，給現場施工人員帶來不便。針對這個問題，改進了渦街流量計的信號處理器殼體結構，將接線端子調整到線路板一側，表頭一側不再進行接線，方便了儀表的安裝。
3.3.2 指示表頭線路的改進
現場指示表頭串聯在4～20mA電流輸出電路中，一旦表頭出現損壞斷路，造成渦街流量計無法正常工作?，F場指示表頭的指針靈敏度高，在運輸和使用過程中極易出現指針卡住、指示不準或損壞現象，除了選擇質量可靠的指示表頭廠家外，同時在電路中加以改進。在表頭后正向并一個開關二極管，表頭出現損壞后，渦街流量計仍然能正常工作。
在表頭后正向并聯開關二極管即能解決表頭損壞后渦街流量計仍能正常供電工作問題，也不會對測量結果造成影響。因為電流表表頭的內阻約為6Ω左右，正常工作時通過表頭的電流在4～20mA之間，根據歐姆定律，正常工作時表頭兩端的電壓在0.024～0.12V之間，遠低于二極管的導通電壓0.7V，同時也遠低于二極管的死區電壓0.5V，因此正常工作時，正向并聯的二極管正向等效電阻很大，正向電流幾乎為零，不會影響測量結果。出現指示表頭損壞斷路時，正向并聯的開關二極管導通，渦街流量計仍能正常工作，輸出4～20mA電流信號。
4 渦街流量計的特點
渦街流量傳感器檢測具有不受流體組分、密度、溫度、壓力的影響，無可動部件、產品無磨損、耐臟污，無需機械維修，可靠性高、使用壽命長；測量范圍寬，一般量程度可達10：1以上；整體結構設計合理，壓力損失約為孔板流量計的1/4～1/2，壓力損失較??；在一定雷諾數范圍內，輸出頻率信號不受流體的密度、粘度和組分的影響，即儀表系數僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸有關，只需在一種典型介質中校驗而適用于各種介質；與節流式差壓流量計相比較，無需導壓管和三閥組等，不易出現泄漏、堵塞和凍結等現象，不易結垢，耐高溫、高壓；結構簡單牢固，安裝方便，維護費較低；應用范圍**，可適用液體、氣體和蒸氣等不同介質的測量。
渦街流量計有多種信號和規格，有磁敏式、壓電式檢測方式，能夠適用于流量計量的大部分場合要求，**應用于石油、化工、冶金、城市集中供暖以及紡織和食品等行業。本渦街流量計采用本質安全型結構，與安全柵一起組成本質安全系統。
由于渦街流量計不適用于低雷諾數流量測量，在管道內介質粘度高、流速低、管徑小等情況下測量精度無法保證，應用受到限制；并且渦街流量計對測量管道的機械振動較敏感，不宜安裝于有強振動的場所。選擇傳感器安裝場所時盡量避開振動源，采取加裝管道支撐物等措施，減小測量管道的振動幅度，降低振動對測量信號的干擾，提高測量的精確度。
5 結論
研制的兩線制渦街流量計，根據測量介質及工況環境選擇適宜的測量傳感器，以達到較高的工作可靠性和測量精確度。通過實際應用及線路及結構的不斷改進，兩線制渦街流量渦街流量計性能得到了完善和提高，使用方便、可靠，得到了**的應用，已累計生產四百多臺，為企業創造產值三百多萬元，取得了良好的經濟效益。
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