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    李振勝：廣東江門市大光明農(nóng)化公司

    LUGB系列渦街流量傳感器是一種采用壓電晶體作為檢測(cè)元件的新型應(yīng)力檢測(cè)式渦街流量傳感器。該儀表具有量程比寬、精度高、壓力損失小、介質(zhì)通用性好、有與流量成比例的脈沖信號(hào)輸出，便于和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。由于傳感器采用的檢測(cè)探頭與旋渦發(fā)生體分開(kāi)安裝，而且耐高溫的壓電晶體不與介質(zhì)接觸，因此，儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性,具有高度穩(wěn)定性，可用于各種氣體、液體和蒸汽的流量檢測(cè)和計(jì)量，LUGB流量傳感器可與流量顯示儀配套使用。

    流量顯示不正常的原因可能由于傳感器故障，也可能來(lái)自顯示儀表，還有可能來(lái)自管道和工況方面的原因，因此分析故障原因時(shí)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)作全面的考察。本文就LUGB系列渦街流量計(jì)的工作原理及測(cè)量、故障處理作一些探討。

    1  工作原理

    1.1 傳感器的工作原理

    渦街流量計(jì)是基于“卡門”、“渦街”原理而研制的一種新型流量計(jì)。流量傳感器是由一個(gè)與公稱直徑相同的表體和一個(gè)斷面為三角形的柱體組成。三角形柱體軸線與被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)方向垂直，其三角形底面迎向來(lái)流。在流體中插入柱狀物體時(shí)，在柱狀物體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦列，稱謂“卡門渦街現(xiàn)象”。卡門渦街的頻率與流速成正比，可用下式表示。
                                                （1）

    式（1）F表示旋渦頻率；V表示管道內(nèi)平均流速；d表示柱狀體迎流面寬度；D表示管道內(nèi)徑；St表示斯特羅哈數(shù)，在雷諾數(shù)104～106范圍內(nèi)，是一個(gè)無(wú)量綱常數(shù)。

    由于旋渦分離在柱體兩面三側(cè)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，通過(guò)柱體上的導(dǎo)壓孔，在插入柱體內(nèi)部的探頭體產(chǎn)生交變應(yīng)力，埋設(shè)在探頭體內(nèi)的壓電晶體元件受交變應(yīng)力作用而產(chǎn)生交變電荷。檢測(cè)放大器將交變電荷進(jìn)行變換處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的電壓和電流脈沖信號(hào)。此脈沖信號(hào)頻率等于旋渦分離頻率，將其轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)送入放大器，由放大器進(jìn)行放大、整形和轉(zhuǎn)換，得到與流速成比例的4～20mA直流電流信號(hào)，進(jìn)而求出體積流量。

    1.2 傳感器的電路構(gòu)成

    電路構(gòu)成方框圖1如圖所示，各部分功能如下：

圖1 傳感器電路構(gòu)成圖

    （1）電荷/電壓交換器

    從壓電元件輸出的交變電荷/電壓交換器轉(zhuǎn)換成與電荷量成比例的電壓。

    （2）可調(diào)增益電壓放大器

    經(jīng)電荷/電壓交換器的電壓信號(hào)較小，這級(jí)進(jìn)行電壓放大。

    （3）低通濾波器

    低流速時(shí)（輸出電壓小），高頻繁噪聲由于低通特性而被消除；高流速時(shí)（輸出電壓大）隨著低通特性被解除，使其具有限幅特性，防止在信號(hào)中所包含的低頻噪聲放大。

    （4）施密特觸發(fā)器

    （5）把渦街頻率的交流電壓轉(zhuǎn)換成一定幅度的脈沖信號(hào)。由于施密特電路對(duì)輸入、輸出信號(hào)具有滯后作用，因此能夠防止由噪聲產(chǎn)生的振蕩。

    （6）脈沖輸出放大

    把整形后的脈沖信號(hào)放大，使之轉(zhuǎn)換成二次表輸入端相適應(yīng)的脈沖信號(hào)。

    1.2 可編程積算流量?jī)x

    可編程積算流量?jī)x是自動(dòng)化儀表中的一個(gè)主品種，其應(yīng)用的主要特色是輸入信號(hào)形式多樣，滿足不同一次儀表信號(hào)輸出的要求和不同的補(bǔ)償信號(hào)輸入的要求:顯示內(nèi)容豐富，既可分散測(cè)量，又可集中管理控制，與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成能源計(jì)量管理系統(tǒng)工程，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、醫(yī)藥、機(jī)械制造等行業(yè)。

    儀表對(duì)表示瞬時(shí)流量的輸入信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)信號(hào)與流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，得到瞬時(shí)流量，并對(duì)瞬對(duì)流量進(jìn)行累積。儀表由信號(hào)輸入保護(hù)、信號(hào)處理、中央處理單元、顯示單元、操作單元、電源等基本部分組成。根據(jù)儀表功能，增加告警、變送輸出、通訊接口、打印接口，外供電源等。

    2  流量的測(cè)量

    流量測(cè)量是將傳感器檢測(cè)放大器輸出的脈沖信號(hào)通過(guò)積算儀處理，按一定程序進(jìn)行累積，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的瞬時(shí)流量的過(guò)程。

    累積量：儀表對(duì)輸入脈沖進(jìn)行累積，當(dāng)累積值達(dá)到1個(gè)流量計(jì)算單位時(shí)，累積量加1。

    瞬時(shí)流量：儀表先將輸入脈沖信號(hào)計(jì)算成頻率，在此過(guò)程中與下述兩個(gè)參數(shù)相關(guān)。參數(shù)OYS