關(guān)于水系統(tǒng)中渦街流量計示值為0的原因分析及排查

楊蕾 董兆雄 楊明

（1.中國原子能科學(xué)研究院，北京 102400；2.中核核電運行管理有限公司，浙江海鹽 314300；3.中核蘭州鈾濃縮有限公司，甘肅蘭州 730065）

1.問題現(xiàn)狀

水循環(huán)系統(tǒng)中，用于給水動力的離心泵流量為138m3/h，揚程為26m，系統(tǒng)正常運行時，管道壓力為0.22MPa，用水設(shè)備工作正常，無水流過低報警，但管道中的渦街流量計一直顯示為0m3/h，無任何變化。

2.渦街流量計工作原理

渦街流量計是由旋渦發(fā)生體、檢測探頭及相應(yīng)的電子線路等組成。當(dāng)流體流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，它的兩側(cè)就形成了交替變化的兩排旋渦，這種旋渦被稱為卡門旋渦[1]，如圖1所示。斯特羅哈在卡門渦街理論的基礎(chǔ)上又提出了卡門渦街的頻率與流體的流速成正比，并給出了頻率與流速的關(guān)系是 ：f=St×V/d[2]。

圖1 渦街流量計工作原理示意圖

式中：f—渦街發(fā)生頻率（Hz）；V—旋渦發(fā)生體兩側(cè)的平均流速（m/s）；St—斯特羅哈系數(shù)（一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)為常數(shù)）；d—旋渦發(fā)生體迎流面寬度（m）。

這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的流體升力，該升力作用在基于壓電效應(yīng)的檢測探頭上，便產(chǎn)生一系列交變電荷信號，經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換、整形、放大處理后，輸出與旋渦脫落頻率相同且與流速成正比的脈沖信號。

3.原因分析及排查

針對流量計顯示為0進行分析，可能存在以下八種原因，下面進行一一分析排查。

3.1 流量計安裝的方向水流方向不一致

根據(jù)流量計工作原理，安裝時需將流量計的方向與水流方向一致，流量計才能正常使用。

打開現(xiàn)場流量計外部包裹物，最終查看并確認流量計的安裝方向與水流方向一致，因此該項原因排除。

3.2 DC24v電源接線不可靠

電源線可能存在虛接搭接，致使供電電源不穩(wěn)定。檢查流量計電源是否正常，接線是否正確、可靠，以保證流量計的電源輸入正常，將萬用表打到直流電壓檔，檢測流量計接線端電源為DC24v正確，且接線無誤，因此電源這項原因排除。

3.3 管道內(nèi)有大量空氣或其他雜物

管道中若存在大量空氣或其他雜物，會導(dǎo)致流量計渦旋發(fā)生體檢測不到水流或被堵塞，從而影響流量計的正常檢測。在管道最高點打開排氣閥，排空管道中的空氣；使用扳手或其他工具敲擊流量計的表桿，排除雜物，觀察流量計的顯示示數(shù)是否有跳變現(xiàn)象，如果存在，則繼續(xù)敲擊，直到流量計顯示出示數(shù)。在該問題中，通過排放空氣和敲擊管路，流量計依然顯示為0，沒有任何變化。

3.4 實際流量過低

若管道中實際水流量過低，流量計則會因為水流太小而檢測不到。檢查離心泵工作正常，根據(jù)離心泵的揚程以及補水壓力計算出，離心泵出口管道內(nèi)最大水壓應(yīng)不大于0.6MPa，實際離心泵出口水壓為0.42MPa，流量計所在管道水壓為0.22MPa屬于正常值，因此判定管道實際水流量正常。

3.5 流量切除設(shè)置過大

若小流量切除設(shè)置過大，即測量上限的x%信號（x為信號切除值）就被切除，在量程范圍內(nèi)但被切除的信號將無法被測量出來。

修改小流量切除的操作步驟為：在流量計顯示屏上按“F”鍵，再按“Move”,再按“UP”鍵，在出現(xiàn)的P0中輸入修改密碼1234，在出現(xiàn)的P7查看并修改小流量切除值，最后按“F”鍵確認即可。小流量切除設(shè)置界面如圖2所示。

圖2 小流量切除設(shè)置界面

在流量計顯示屏上查看小流量切除設(shè)置值P7情況，發(fā)現(xiàn)小流量切除值為05，即5%（為出廠前設(shè)置值），因此將P7改為00（0%），即無任何切除，設(shè)置確認后，流量計顯示值仍然為0。因此判斷不是流量計顯示為0的原因。

3.6 流量計的放大系數(shù)、靈敏度及濾波設(shè)置不正確

流量計的放大系數(shù)、靈敏度及濾波參數(shù)若設(shè)置的不正確，探頭阻值不正確也會影響流量計的測量顯示。放大系數(shù)W1和靈敏度W2正常設(shè)置應(yīng)為6或8，該數(shù)值不能小于4，在電路板中為小圓盤指示；濾波K1、K2、K3根據(jù)實際管徑大小撥碼，使用8位撥碼開關(guān)調(diào)節(jié)，正常情況為比實際管徑略小，如實際管徑為DN50，撥碼時則按DN40調(diào)整；探頭阻值正常情況下R≥10MΩ。

打開流量計外殼，在電路板中檢查對放大系數(shù)、靈敏度及濾波進行檢查，放大系數(shù)W1和靈敏度W2數(shù)值都為8，濾波K1的第1、4、5、8位撥碼為ON，濾波K2的第8位撥碼為ON，濾波K3的第7位撥碼為ON。經(jīng)核實，放大系數(shù)、靈敏度及濾波的設(shè)置均正常。

用萬用表的電阻檔在電路板中測量探頭阻值，實際探頭阻值R測=10MΩ。因此證實探頭阻值正常。

3.7 流量計電路板異常

電路板存在異常時，也可能會導(dǎo)致顯示異常。在對流量計斷電的情況下，更換流量計電路板，更換完成后送電檢查，結(jié)果流量計仍然顯示為0。因此判斷流量計電路板正常。

3.8 流量計內(nèi)部線路虛接

線路虛接虛搭，也是流量計測量異常的原因之一。打開流量計外殼，逐一檢查流量計內(nèi)部電路板接線情況，再打開流量計表桿與法蘭連接處，檢查探頭接線情況。結(jié)果電路板接線正常，探頭的一根線的根部已斷，有虛搭情況，用手固定好探頭線后，流量計儀表顯示有跳變、有數(shù)值顯示，因此探頭線斷是流量計顯示為0的主要原因。探頭斷線情況如圖3所示。

圖3 探頭線路斷開圖

4.結(jié)論

經(jīng)過逐一對各種可能原因分析及排查后，最終確認故障原因為流量計探頭線路斷導(dǎo)致。為及時解決流量計故障，制作了與流量計管路大小一致的短接，擇機對水系統(tǒng)停機并排空管路中的水，拆除流量計更換短接，將流量計寄往廠家進行維修測試，并完成校準(zhǔn)。

完成維修并校準(zhǔn)后，將流量計安裝并進行測試，最終測試正常。