摘 要：渦街流量計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中常見的流體計(jì)量裝置，應(yīng)用十分廣泛，但在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與應(yīng)用中，氣體渦街流量計(jì)的檢測(cè)效果往往受到多種因素的影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性較差。針對(duì)氣體渦街流量計(jì)，明確其固有特性與計(jì)量特性，總結(jié)氣體渦街流量計(jì)計(jì)量中常見的問題，并提出具體的解決方法。
渦街流量計(jì)被普遍應(yīng)用于流體計(jì)量檢測(cè)，由于其具有量程范圍較大，測(cè)量精度相對(duì)較高，測(cè)量的穩(wěn)定性、可靠性較高，后期維修保護(hù)工作容易開展等一系列應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，得到了工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的青睞并廣泛應(yīng)用在多個(gè)氣體流量檢測(cè)領(lǐng)域。氣體渦街流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)投入使用的過程中，會(huì)出現(xiàn)較多的問題影響測(cè)量效果，大部分問題出現(xiàn)的主要原因是缺乏對(duì)氣體渦街流量計(jì)計(jì)量特性的充分考慮。因此，從氣體渦街流量計(jì)計(jì)量特性出發(fā)，對(duì)計(jì)量中常見問題及解決方法進(jìn)行以下探究。
1 氣體渦街流量計(jì)的固有特性
1.1 氣體渦街流量計(jì)計(jì)量原理
氣體渦街流量計(jì)的測(cè)量原理是應(yīng)用渦街發(fā)生體，讓流體在管內(nèi)行成漩渦，漩渦脫落并逐漸向下傳播，行成漩渦列，該現(xiàn)象被稱作卡門渦街，渦街流量計(jì)也因此得名。氣體渦街流量計(jì)測(cè)量流體體積的結(jié)果主要受到渦街頻率、渦街流量計(jì)儀表系數(shù)兩大因素的影響，計(jì)量表系數(shù)與流體特性無關(guān)，與流量計(jì)流通管橫截面積與渦街發(fā)生體迎流面寬度有關(guān)。其中，渦街頻率與流體流速之間成線性正比關(guān)系。渦街流量計(jì)正是充分利用了以上關(guān)系與特性，來計(jì)算得出氣體流量。
1.2 固有特性分析
從氣體渦街流量計(jì)測(cè)量原理可以看出，其具有三大固有特性：一是渦街流量計(jì)測(cè)量流體計(jì)算的過程中，受到系數(shù)的影響，計(jì)算方式與壓差類流量計(jì)有所不同；二是渦街流量計(jì)瞬時(shí)流量的計(jì)算與漩渦產(chǎn)生的數(shù)量有關(guān)，如果測(cè)量環(huán)境中包含復(fù)雜的干擾因素，影響漩渦產(chǎn)生個(gè)數(shù)，則測(cè)量的精度會(huì)受到影響；三是從本質(zhì)上來看，渦街流量計(jì)采用數(shù)字信號(hào)測(cè)量的方式，有漩渦則判斷為有信號(hào)，無漩渦則判斷為無信號(hào)，因此具有數(shù)字測(cè)量的固有特性，與模擬信號(hào)測(cè)量流量計(jì)存在顯著差別。正是因?yàn)闇u街流量計(jì)數(shù)字信號(hào)測(cè)量原理的特性，其流體體積測(cè)量精度較高，但如果受到信號(hào)干擾，則會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果，由于渦街流量計(jì)是根據(jù)信號(hào)頻率來進(jìn)行測(cè)量，因此測(cè)量數(shù)值的誤差往往與干擾的強(qiáng)度有直接關(guān)系。為了較少干擾信息與測(cè)量結(jié)果的影響，可采用濾波器對(duì)信號(hào)降低干擾信號(hào)幅度，從而提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2 氣體渦街流量計(jì)的計(jì)量特性
受到氣體渦街流量計(jì)固有特性的影響，其計(jì)量特性主要受到口徑選擇、測(cè)量范圍上下限、計(jì)量規(guī)格等因素的影響。目前，我國大部分工業(yè)生產(chǎn)在應(yīng)用渦街流量計(jì)的過程中，出現(xiàn)運(yùn)行不良、檢測(cè)結(jié)果誤差嚴(yán)重等情形，大部分問題出現(xiàn)的原因是計(jì)量上限、下限的預(yù)估偏差，亦或者是直管段長度不足，導(dǎo)致測(cè)量精度不高、測(cè)量誤差較大。針對(duì)以上問題，應(yīng)進(jìn)一步明確氣體渦街流量計(jì)的計(jì)量上限、下限特性，具體分析如下。
2.1 計(jì)量下限特性
渦街流量計(jì)下限并非是特定值，即使氣體渦街流量計(jì)和氣體狀態(tài)均不發(fā)生變化，計(jì)量下限也有可能會(huì)產(chǎn)生一定的變化。計(jì)量下限受到氣體密度、干擾強(qiáng)度、低端頻響等因素的影響，如果氣體流量低于氣體渦街流量計(jì)的計(jì)量下限，通常情況下可能會(huì)出現(xiàn)計(jì)量示值為零、計(jì)量趨勢(shì)異常的現(xiàn)象。渦街流量計(jì)計(jì)量下限變化范圍較大，難以準(zhǔn)確預(yù)估下限計(jì)量數(shù)據(jù)。充分考慮渦街流量計(jì)的計(jì)量下限，應(yīng)充分考慮計(jì)量下限特性，對(duì)流量計(jì)量下限進(jìn)行查詢。渦街流量計(jì)的測(cè)量下限受干擾影響較大，低于下限的流量難以給出有意義的計(jì)量數(shù)據(jù)，因此應(yīng)對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行排除，避免大誤差的出現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用氣體渦街流量計(jì)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，影響計(jì)量下限特性的主要因素包括渦街流量計(jì)的抗干擾能力、環(huán)境中的干擾強(qiáng)度兩個(gè)方面。渦街流量計(jì)應(yīng)按照干擾信號(hào)的幅度對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行剔除，首先對(duì)檢測(cè)信號(hào)的幅度進(jìn)行識(shí)別，如果不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)則判定為干擾信號(hào)，對(duì)信號(hào)不進(jìn)行計(jì)數(shù)。通常情況下，渦街流量計(jì)計(jì)量的流量越小，信號(hào)幅度越弱，設(shè)置的干擾信號(hào)識(shí)別門限越高，這也是渦街流量計(jì)計(jì)量下限最主要的特性之一。
2.2 計(jì)量上限特性
渦街流量計(jì)計(jì)量上限特性較為明顯，如果在檢測(cè)的過程中氣體流量超出上線，則誤差相差的結(jié)果較大，甚至?xí)a(chǎn)生安全危險(xiǎn)，嚴(yán)重影響氣體流量的檢測(cè)情況。渦街流量計(jì)計(jì)量上線信號(hào)處理通常受到多種因素的影響，包括高端品香特性、發(fā)生體的抗載能力、氣體流速上限等。針對(duì)渦街流量計(jì)計(jì)量上限，結(jié)合計(jì)量原理的特性，應(yīng)主要考慮兩個(gè)方面，一是超限倒走現(xiàn)象，二是傳感器或者發(fā)生體出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。通常情況下，氣體計(jì)量與渦街的穩(wěn)定性叫著較大的關(guān)系，檢測(cè)氣體流量越大，渦街的穩(wěn)定性越差，此時(shí)如果超出流量上限，則會(huì)產(chǎn)生倒走現(xiàn)象，氣體流量越大計(jì)量的結(jié)果越小。倒走現(xiàn)象的出現(xiàn)導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果誤差過大。采用部分算法技術(shù)可以減少倒走現(xiàn)象的出現(xiàn)，部分廠家為了提高氣體渦街流量計(jì)的整體性能采用了較多的算法來減小倒走誤差，但是算法的使用同樣也存在較高的風(fēng)險(xiǎn)。氣體流量超出檢測(cè)上限的情況下渦街流量計(jì)已經(jīng)難以承受，此時(shí)很有可能會(huì)對(duì)流量計(jì)帶來損傷，傳感器受到損壞影響后續(xù)使用，甚至傳感器和發(fā)生體會(huì)與諧波產(chǎn)生共振，進(jìn)而導(dǎo)致流量計(jì)部件產(chǎn)生斷裂，嚴(yán)重影響后續(xù)渦街流量計(jì)的使用，增加了維修和保護(hù)的成本費(fèi)用。
3 計(jì)量中的常見問題及解決方法
基于以上對(duì)氣體渦街流量計(jì)的固有特性和計(jì)量特性進(jìn)行分析，能夠看出在具體應(yīng)用渦街流量計(jì)的過程中會(huì)出現(xiàn)較多的常見問題，常見問題的出現(xiàn)通常情況下會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)量示值的精度，甚至嚴(yán)重情況會(huì)損壞渦街流量計(jì)的部分元件。針對(duì)以上問題，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法，具體分析如下：
3.1 口徑選擇
氣體渦街流量計(jì)在使用的過程中，對(duì)管道設(shè)計(jì)以及安裝的要求較高，如果沒有按照具體的安裝和計(jì)量要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，則會(huì)嚴(yán)重影響氣體渦街流量計(jì)的計(jì)量特性。同時(shí)，不同的氣體流量、用氣量應(yīng)采用不同的管道口徑，如果用氣量較大而管道口徑選擇較小，則會(huì)影響計(jì)量精度，出現(xiàn)計(jì)量誤差。為了解決該問題，在實(shí)際應(yīng)用渦街流量計(jì)的時(shí)候，應(yīng)充分考慮到渦街流量計(jì)安裝設(shè)計(jì)要求，選擇合適口徑，確保符合用氣量。
3.2 環(huán)境影響
從渦街流量計(jì)的固有特性可以看出，計(jì)量過程中容易受到環(huán)境中干擾因素的影響，環(huán)境振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)影響渦街流量計(jì)的示值。為了提高渦街流量計(jì)的抗干擾性，部分廠家采用調(diào)整參數(shù)的方式消除振動(dòng)干擾的影響。氣體渦街流量計(jì)的部分元件對(duì)環(huán)境中的溫濕度較為敏感，在進(jìn)行氣體計(jì)量的過程中，應(yīng)對(duì)溫度、濕度情況進(jìn)行嚴(yán)格把控，采取適當(dāng)?shù)目販卮胧乐箿u街流量計(jì)中的部分元件毀壞。
3.3 電磁干擾
在電磁干擾方面，部分工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中用電設(shè)備較多，電源頻率對(duì)渦街流量計(jì)的計(jì)量也會(huì)產(chǎn)生影響，在部分特殊情況下會(huì)導(dǎo)致示值的增加。為了降低電源干擾，應(yīng)采取適當(dāng)防干擾措施，并加強(qiáng)對(duì)電磁干擾情況的重視。渦街流量計(jì)在計(jì)量的過程中周圍應(yīng)盡量避免用電設(shè)備，減少環(huán)境中的電磁干擾。
3.4 后期維護(hù)
氣體渦街流量計(jì)的長期穩(wěn)定應(yīng)用離不開維修和保護(hù)工作，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的過程中出現(xiàn)接線錯(cuò)誤等問題，則及時(shí)閱讀說明書或者咨詢生產(chǎn)廠家，予以解決。如果氣體渦街流量計(jì)內(nèi)部元件出現(xiàn)了問題，例如發(fā)生體出現(xiàn)損壞等，則應(yīng)采取電容值測(cè)試的方式對(duì)發(fā)生體的損壞情況進(jìn)行判斷，實(shí)際損壞則及時(shí)更換。為了避免渦街流量計(jì)關(guān)鍵部件的損壞，在實(shí)際應(yīng)用的過程中應(yīng)加大流量，防止壓電晶體與殼體之間有細(xì)微顆粒的存留，亦或者定期對(duì)氣體渦街流量計(jì)進(jìn)行維護(hù)工作，拆下發(fā)生體進(jìn)行清洗，確保后續(xù)的正常使用。
4 結(jié)論
通過對(duì)氣體渦街流量計(jì)的固有特性進(jìn)行分析，明確了其計(jì)量的基本原理、固有特性以及計(jì)量上限、下限特性，并針對(duì)口徑選擇、環(huán)境影響、電磁干擾、后期維護(hù)中出現(xiàn)的常見問題，提出了具體的解決對(duì)策，為相關(guān)工作人員提供參考。
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