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关于两线制涡街流量计的设计与改进方案介绍(下)
发表时间：2017-03-29 点击次数：1225 技术支持：1560-1403-222
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3 涡街流量计设计的改进完善
涡街流量计研发成功投入市场以来，现场运行过程中，发现涡街流量计的信号处理器在设计方面存在一些不完善之处，在现场电磁干扰较强场合会影响仪表的测量精度，因此需要对信号处理器电路及结构进行改进。
3.1 电源浮地问题的改进
由于涡街流量计的供电电源要求浮地，因此爆炸环境条件下使用的涡街流量计配有隔离式安全栅。在非爆炸性环境条件下，由于现场标准24V供电电源负端直接接地，用户没有按照要求对电源进行浮地处理，造成涡街流量计不能正常工作，甚至损坏电路板中元器件。因为现场设备大部分为防止电磁干扰，需要电源直接接地，本涡街流量计电源单独需要浮地，用户需单独为本涡街流量计提供电源，给用户增加成本，因此需对涡街流量计的信号处理器进行改造，解决电源需要浮地的问题。
通过实验改变频电转换板中集成块的工作电压，使集成块的电源地与涡街流量计的24V DC直流电源直接相连；给信号放大器的输入信号端增加电位平移电路，同时改进电压电流转换电路。经过上述改进电路试验，涡街流量计电源可以直接接地，解决了涡街流量计供电电源需要浮地的问题，方便了用户的使用。 在爆炸性环境条件下使用时，安全栅可以选用普通型，不用再选择隔离式安全栅了。
3.2 流量波动较大问题的改进办法
由于涡街流量计采用两线制电路，输出标准4～20mA信号，信号处理器的自身功耗不能过大。因此对涡街流量传感器信号的放大、滤波等处理电路不能太复杂，需要靠调整部分元器件的参数值来满足不同介质和不同测量范围。出厂标定时，因为标定现场电磁干扰、振动干扰等影响因素较弱，标定好的参数在用户现场因为环境不同、干扰信号强弱不同，现场测量出现不稳定情况，特别是在流量较低时，流量波动较大，必须派维修人员到现场进行参数调整，因此在电路板设计时将几组参数的元器件同时焊接在电路板上，调试维修时通过拨动开关加以组合选择，用户就可以现场调试，方便用户的使用，提高了测量的精度。
3.3 涡街流量计结构的改进
3.3.1 接线端子的改进
涡街流量计为方便用户现场观察流量变化，设计带有现场指示的4～20mA流量表头。接线时需要将指示表头拆下来，接线后需要重新安装表头，给现场施工人员带来不便。针对这个问题，改进了涡街流量计的信号处理器壳体结构，将接线端子调整到线路板一侧，表头一侧不再进行接线，方便了仪表的安装。
3.3.2 指示表头线路的改进
现场指示表头串联在4～20mA电流输出电路中，一旦表头出现损坏断路，造成涡街流量计无法正常工作。现场指示表头的指针灵敏度高，在运输和使用过程中极易出现指针卡住、指示不准或损坏现象，除了选择质量可靠的指示表头厂家外，同时在电路中加以改进。在表头后正向并一个开关二极管，表头出现损坏后，涡街流量计仍然能正常工作。
在表头后正向并联开关二极管即能解决表头损坏后涡街流量计仍能正常供电工作问题，也不会对测量结果造成影响。因为电流表表头的内阻约为6Ω左右，正常工作时通过表头的电流在4～20mA之间，根据欧姆定律，正常工作时表头两端的电压在0.024～0.12V之间，远低于二极管的导通电压0.7V，同时也远低于二极管的死区电压0.5V，因此正常工作时，正向并联的二极管正向等效电阻很大，正向电流几乎为零，不会影响测量结果。出现指示表头损坏断路时，正向并联的开关二极管导通，涡街流量计仍能正常工作，输出4～20mA电流信号。
4 涡街流量计的特点
涡街流量传感器检测具有不受流体组分、密度、温度、压力的影响，无可动部件、产品无磨损、耐脏污，无需机械维修，可靠性高、使用寿命长；测量范围宽，一般量程度可达10：1以上；整体结构设计合理，压力损失约为孔板流量计的1/4～1/2，压力损失较小；在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体的密度、粘度和组分的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关，只需在一种典型介质中校验而适用于各种介质；与节流式差压流量计相比较，无需导压管和三阀组等，不易出现泄漏、堵塞和冻结等现象，不易结垢，耐高温、高压；结构简单牢固，安装方便，维护费较低；应用范围**，可适用液体、气体和蒸气等不同介质的测量。
涡街流量计有多种信号和规格，有磁敏式、压电式检测方式，能够适用于流量计量的大部分场合要求，**应用于石油、化工、冶金、城市集中供暖以及纺织和食品等行业。本涡街流量计采用本质安全型结构，与安全栅一起组成本质安全系统。
由于涡街流量计不适用于低雷诺数流量测量，在管道内介质粘度高、流速低、管径小等情况下测量精度无法保证，应用受到限制；并且涡街流量计对测量管道的机械振动较敏感，不宜安装于有强振动的场所。选择传感器安装场所时尽量避开振动源，采取加装管道支撑物等措施，减小测量管道的振动幅度，降低振动对测量信号的干扰，提高测量的精确度。
5 结论
研制的两线制涡街流量计，根据测量介质及工况环境选择适宜的测量传感器，以达到较高的工作可靠性和测量精确度。通过实际应用及线路及结构的不断改进，两线制涡街流量涡街流量计性能得到了完善和提高，使用方便、可靠，得到了**的应用，已累计生产四百多台，为企业创造产值三百多万元，取得了良好的经济效益。
上一条：关于两线制涡街流量计的设计与改进方案介绍(上)
下一条：简述原油分离器磁翻板液位计的现场校准
3 涡街流量计设计的改进完善
涡街流量计研发成功投入市场以来，现场运行过程中，发现涡街流量计的信号处理器在设计方面存在一些不完善之处，在现场电磁干扰较强场合会影响仪表的测量精度，因此需要对信号处理器电路及结构进行改进。
3.1 电源浮地问题的改进
由于涡街流量计的供电电源要求浮地，因此爆炸环境条件下使用的涡街流量计配有隔离式安全栅。在非爆炸性环境条件下，由于现场标准24V供电电源负端直接接地，用户没有按照要求对电源进行浮地处理，造成涡街流量计不能正常工作，甚至损坏电路板中元器件。因为现场设备大部分为防止电磁干扰，需要电源直接接地，本涡街流量计电源单独需要浮地，用户需单独为本涡街流量计提供电源，给用户增加成本，因此需对涡街流量计的信号处理器进行改造，解决电源需要浮地的问题。
通过实验改变频电转换板中集成块的工作电压，使集成块的电源地与涡街流量计的24V DC直流电源直接相连；给信号放大器的输入信号端增加电位平移电路，同时改进电压电流转换电路。经过上述改进电路试验，涡街流量计电源可以直接接地，解决了涡街流量计供电电源需要浮地的问题，方便了用户的使用。 在爆炸性环境条件下使用时，安全栅可以选用普通型，不用再选择隔离式安全栅了。
3.2 流量波动较大问题的改进办法
由于涡街流量计采用两线制电路，输出标准4～20mA信号，信号处理器的自身功耗不能过大。因此对涡街流量传感器信号的放大、滤波等处理电路不能太复杂，需要靠调整部分元器件的参数值来满足不同介质和不同测量范围。出厂标定时，因为标定现场电磁干扰、振动干扰等影响因素较弱，标定好的参数在用户现场因为环境不同、干扰信号强弱不同，现场测量出现不稳定情况，特别是在流量较低时，流量波动较大，必须派维修人员到现场进行参数调整，因此在电路板设计时将几组参数的元器件同时焊接在电路板上，调试维修时通过拨动开关加以组合选择，用户就可以现场调试，方便用户的使用，提高了测量的精度。
3.3 涡街流量计结构的改进
3.3.1 接线端子的改进
涡街流量计为方便用户现场观察流量变化，设计带有现场指示的4～20mA流量表头。接线时需要将指示表头拆下来，接线后需要重新安装表头，给现场施工人员带来不便。针对这个问题，改进了涡街流量计的信号处理器壳体结构，将接线端子调整到线路板一侧，表头一侧不再进行接线，方便了仪表的安装。
3.3.2 指示表头线路的改进
现场指示表头串联在4～20mA电流输出电路中，一旦表头出现损坏断路，造成涡街流量计无法正常工作。现场指示表头的指针灵敏度高，在运输和使用过程中极易出现指针卡住、指示不准或损坏现象，除了选择质量可靠的指示表头厂家外，同时在电路中加以改进。在表头后正向并一个开关二极管，表头出现损坏后，涡街流量计仍然能正常工作。
在表头后正向并联开关二极管即能解决表头损坏后涡街流量计仍能正常供电工作问题，也不会对测量结果造成影响。因为电流表表头的内阻约为6Ω左右，正常工作时通过表头的电流在4～20mA之间，根据欧姆定律，正常工作时表头两端的电压在0.024～0.12V之间，远低于二极管的导通电压0.7V，同时也远低于二极管的死区电压0.5V，因此正常工作时，正向并联的二极管正向等效电阻很大，正向电流几乎为零，不会影响测量结果。出现指示表头损坏断路时，正向并联的开关二极管导通，涡街流量计仍能正常工作，输出4～20mA电流信号。
4 涡街流量计的特点
涡街流量传感器检测具有不受流体组分、密度、温度、压力的影响，无可动部件、产品无磨损、耐脏污，无需机械维修，可靠性高、使用寿命长；测量范围宽，一般量程度可达10：1以上；整体结构设计合理，压力损失约为孔板流量计的1/4～1/2，压力损失较小；在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体的密度、粘度和组分的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关，只需在一种典型介质中校验而适用于各种介质；与节流式差压流量计相比较，无需导压管和三阀组等，不易出现泄漏、堵塞和冻结等现象，不易结垢，耐高温、高压；结构简单牢固，安装方便，维护费较低；应用范围**，可适用液体、气体和蒸气等不同介质的测量。
涡街流量计有多种信号和规格，有磁敏式、压电式检测方式，能够适用于流量计量的大部分场合要求，**应用于石油、化工、冶金、城市集中供暖以及纺织和食品等行业。本涡街流量计采用本质安全型结构，与安全栅一起组成本质安全系统。
由于涡街流量计不适用于低雷诺数流量测量，在管道内介质粘度高、流速低、管径小等情况下测量精度无法保证，应用受到限制；并且涡街流量计对测量管道的机械振动较敏感，不宜安装于有强振动的场所。选择传感器安装场所时尽量避开振动源，采取加装管道支撑物等措施，减小测量管道的振动幅度，降低振动对测量信号的干扰，提高测量的精确度。
5 结论
研制的两线制涡街流量计，根据测量介质及工况环境选择适宜的测量传感器，以达到较高的工作可靠性和测量精确度。通过实际应用及线路及结构的不断改进，两线制涡街流量涡街流量计性能得到了完善和提高，使用方便、可靠，得到了**的应用，已累计生产四百多台，为企业创造产值三百多万元，取得了良好的经济效益。
上一条：关于两线制涡街流量计的设计与改进方案介绍(上)
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