涡街流量计故障管理组织和维护.docx
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涡街流量计故障管理组织和维护
电子模块开关
在电子模块前端的开关如页31图14所示
1、开关A-F
设定高/低噪音过滤
2、开关G和H
设定低流量阻断
3、开关J
选择是4-20mA输出还是脉冲输出
4、开关K-R
用于调整涡流频率与4-20mA输出量程的精度，最终的调节由电位计确认，这些开关对于脉冲输出无效。
信号噪声滤波器
电子过滤器的使用是为了减少噪音及振动对涡街信号的影响。
噪声滤波器电子模块在工厂里已经按照客户指定的流量范围作了相应设置。
电子模块过滤器包括高，低频噪音过滤器。
每个过滤器可以独立设置，使过滤调整每个应用程序。
该过滤器是由可由前端电子模块上的开关设置。
对于大多数安装，应该没有必要改变过滤器。
考虑改变过滤器，只有设备运行并不理想。
请参阅“一般故障排除”一节，第37页，以确定是否需要更改过滤器设置。
初始过滤器设置
如果过滤器没有出厂设置，或者没有任何资料可以确定在最大流量或低流量屏蔽时的频率，建议以下面的设置为初始设置。
表1、初始过滤器设置
线规格
设置步骤见表7
设置步骤见表8
液体
A，B，C
气体
A，B，C
液体
D，E，F
气体
D，E，F
3/4,1
4
1
2
4
1-1/2,2
5
2
1
3
3-12
6
3
1
2
设置过滤器的电子模块
高频率的噪音过滤器标记为A，B和C，在电子模块板标签上的。
它们基于频率范围的上限（校准频率）所设置，使用表2。
按频率范围选择一个过滤器设定按照表格中给出的正确步骤。
这个频率显示在对电子模块前面的标签上。
频率范围的上限必须知道即使是用在脉冲输出模式。
低频滤波器标记的D，E和F按照低流量阻断频率设置。
这可能是由浆纱所示的可调范围的因素所决定。
只需除以频率可调范围的上限范围。
然后参考表3设置开关的位置。
表1所列举的近似过滤器设置能够满足大多数安装的需要。
表2、高频噪音过滤器开关
等级
频率范围上限
（HZ）
开关位置
A
B
C
1
1500-3000
关
关
开
2
700-1500
关
开
关
3
350-700
关
开
开
4
160-350
开
关
关
5
80-160
开
关
开
6
<80
开
开
关
表3、低频噪音过滤器开关
等级
频率下限范围
（HZ）
开关位置
D
E
F
1
<5
关
关
关
2
5-10
关
关
开
3
10-30
关
开
关
4
30-64
关
开
开
5
64-150
开
关
关
6
>150
开
关
开
低流量阻断
低流量阻断的设置决定了流量计所能检测的最小流量，以返回一个非零的流量信号。
偶尔，不稳定的输出条件会在低流量的时候出现，这是因为系统的噪音，如脉冲泵，流量激增，或振动管。
为了消除这些假信号，可以提高低流量阻断，提高低流量阻断一个等级将增加低流量阻断一两个因素。
所有流量计低流量阻断的出厂设置为“低”，它能够增加对以上所描述的干扰的抗干扰能力，但是会降低在低流量检测的能力如表4所示
表4、低流量阻断开关
低流量阻断
开关位置
最小流量
G
H
最小
关
关
0.5*最初
低
关
开
最初
MED
开
关
2*最初
高
开
开
4*最初
输出模式选择
开关J选择输出的模式如表5所示
表5、输出模式选择
开关J位置
输出模式
关
4-20mADC
开
脉冲
校准开关
开关K、L、M、N、P、R和电位计只用于4-20mADC输出的校准。
所有流量计在出厂时已经按照用户指定的上限值范围（URV）标定.这些流量计不需要设置除非上限值范围发生改变。
校准频率对应的URV位于电子模块正面，如图1所示第1页。
见“电子模块4-20mA校准”第50页。
校准设定
每个流量计在出厂时已经按照一定的流量范围标定，工厂设定的范围显示在数据标签贴在仪器上，如果流量条件没有在定货清单上特殊说明，数据标签贴不显示，在这种情况下，4-20mA按25HZ满量程标定。
如果在定货清单上已经指定了正确的流量范围，4-20mA信号、上限和下限已经设定好，不需要额外的校准。
如果仪表需要重新标定，见“电子模块4-20mA校准”第50页。
注：
如果输出模式开关J被选择在脉冲输出，则模拟量校准无效，脉冲输出时不需要校准。
安装对校准的影响
一些特殊的安装和流量条件将会对测量产生影响。
这些影响可以改变K因子无论是在4-20mA或脉冲模式，参照附录A，67页中所示标定正确的K因子，参照附录B，第71页在4-20mA校准中标定频率范围上限。
用户K因子在出厂时已经按照数据标签所示的温度标定
常规故障处理
在处理故障前请认真阅读此章故障处理，然后按照说写的步骤处理故障，处理故障人员必须通过适当的培训后取得资格。
流量计输出错误
核对量程。
参照“电子模块4to20mA校准”页50
管道中有流体流动时流量计没有输出
参照“无输出故障处理”页38
管道中无流体流动时流量计有输出
在某些安装下，当管路被截断时流量计仍然有显示，可能造成的原因有阀门泄露，sloshing流体或存在像泵引起的管道偏振之类的噪声源，为了消除这些错误信号，尝试以下操作:
1、确认管道中没有流量并使仪表中充满流体。
2、通过增加高频噪声过滤器一个等级降低高频过滤器的频率。
确认输出
例如：
把开关从等级2调到等级3或者从等级3到等级4照表7，高频噪声过滤器开关。
（见33页）
3、把低流量切入降低一个等级。
例如：
把开关从低切到MED照表9。
（见“低流量切入开关”第34页。
）查看输出。
4、增加低频噪音过滤器一个等级。
检查输出。
例如：
更改开关设置从第3到第4级。
见表2，“低频噪声滤波器开关“第33页。
5、重复步骤1到3，直到输出受到抑制。
在流量减少时流量计输出表明过高流量范围
1、通过增加高频噪音过滤器一个等级降低高频过滤器频率。
例如：
将开关配置从等级3切换到等级4（表1），“高频噪音过滤器开关”见页33。
2、改变低流量阻断等级。
例如：
将开关从低到MED（表3），“低流量阻断开关”见页34。
3、增加低频过滤器的低频率限一个等级
例如：
将开关从等级3到等级4（表2），“低频噪音过滤器开关”见页33。
4、在过滤器改变之后确认输出
5、重复步骤1至3直到输出受到抑制，但是高频噪音过滤器的改变不要比最初位置多过两级
在流动条件下输出波动
1、波动是实际流量的真实反映
2、1至2％小范围快速波动可能是由于垫片突出到流体中
波动输出趋势
通过趋势图的办法看出输出趋势在波动，当仪表被设定为脉冲输出的时候会发生这种情况，首先确定开关J是否在开的位置
1、断开仪表模拟量输出线并增加一个记录器或其他设备以读取输出mA信号。
2、如果记录器显示输出时稳定的，则问题出在数字扫描系统，涡流脉冲输出除了需要连续的脉冲输出，在一些系统中还需要一些特殊的补偿。
3、如果记录器也显示波动，则问题在管道系统中，它可能的原因有：
A．泵振动
B、阀门振动
C、压力下降振动
这些原因通常不是高频噪音或振动
无输出故障处理
1、确认有流量
2、监察供电，在正负极两端的电压必须在10.5-50VDC之间
A、如果电压是零，查看供电保险丝
B、如果电压很低但不是零，流量计可能装载电源。
打开现场端子盖，断开正负两极，测量供电电压，如果电压正常，则这点的供电回路正常，将正负极重新接上
C、打开电子模块隔离盖，将电子模块前面接线端子的红、黄和绿线断开，测量红线和绿线之间的电压，如果电压正常，则电子模块损坏，更换电子模块
D、如果电压仍显示低，则壳/接线端子损坏，更换壳或将仪表退回到Foxboro修理
3、检查4-20mA输出回路
A、4-20mA回路可通过现场输出端子板上的测试插座检测，其产生0.1-0.5的电压信号和4-20mA电流信号相对应，在此之前请确保开关J处于关状态因为测试插座在脉冲输出模式下是不可用的
B、加大流量以确认仪表不是工作与低流量阻断范围以下。
C、如果加大流量没有作用，请尝试一下操作：
电子模块检查步骤在下一节中描述；
前置放大器检查“前置放大器检查步骤”第39页；
传感器检查“传感器检查步骤”第40页。
电子模块检查步骤
1、按照第50页中“电子模块4-20mA校准”校准电子模块，如果电子模块对于校准没有反应，更换其。
2、对于超范围传感器的仪表，检查电子模块对前置放大器的供电，松开固定螺丝将电子模块从外壳中移出，电子模块背面的4位端子排是给前置放大器供电的，在电线连接正常时，电压应如以下所示：
红和黄：
+3.5±0.2VDC
橙和黄：
-3.5±0.2VDC
如果电压没有在指定的范围内，断开前置放大器的电线然后再测一次电压，如果它们没有恢复到+和-3.5，更换电子模块（见“电子模块的更换”页48）。
如果还没有恢复正常，更换前置放大器。
前置放大器检查步骤
1、仅对于扩展范围传感器的仪表，检查电子模块以确认其可以给前置放大器提供所需要的电压，松开固定螺丝将电子模块从外壳中移出，电子模块背面的4位端子排是给前置放大器供电的，在电线连接正常时，电压应如以下所示：
红和黄：
+3.5±0.2VDC
橙和黄：
-3.5±0.2VDC
如果电压没有在指定的范围内，断开前置放大器的电线然后再测一次电压，如果电压恢复正常，更换前置放大器（见“前置放大器更换”页59）。
2、如果第1步中的电压满足要求，用电子模块给前置放大器供电，接上电子模块中红，黄和橙色导线，断开棕色导线，断开红和黑传感器导线
3、在传感器输入板的红色端子上接一个68pF的电容，将正弦波发生器的正端与电容连接，负端与黑色端子连接，以施加一个正弦波信号
4、前置放大器必须屏蔽以防止50或60Hz的外部干扰。
5、将信号发生器设置为500Hz和0.5V峰峰值时，前置放大器在棕色和黄色导线之间的输出必须是500Hz在1.45-1.75V峰峰值之间。
6、将频率增大到4.3KHz，输出必须在1.00-1.20V峰峰值之间。
7、如果输出值不再正常值范围之内，更换前置放大器。
在此项检查中，前置放大器必须放置在外壳中以达到最好的屏蔽，不要在凳子上进行此项检查，这样将很难消除50或60Hz的干扰。
注:
可以用独立的电源替代电子模块供电，如果二次供电不可用，则可以用1.5V电池来提供±3VDC的电压。
传感器检查步骤
标准温度范围传感器
1、用位于电子模块标签板中心的把手将电子模块从壳体上移出
2、将黄色红棕色导线从电子模块背面断开
3、将传感器连入示波器
4、让管道中有流体流动，在示波器上观察其波形，波形应与图2中所示相似
A、如果波形与图2中的波形相似，则传感器是好的，如果电子模块没有输出，则表明电子模块输入级损坏，必须更换整个电子模块
B、如果传感器没有信号输出，则传感器损坏需要更换，具体细节见“绝缘杆组装测试”页62
扩展温度范围传感器
1、用位于电子模块标签板中心的把手将电子模块从壳体上移出，将前置放大器移出。
首先将金属罩的耳朵从壳体一侧撬开，然后移除组装罩。
2、将红色和黑色传感器信号线从前置放大器输入端子上断开
3、让管道中有流体流动，用示波器察看传感器的输出，探测器阻抗应该是10兆欧或更大，波形应与图2中的波形相似。
当前置放大器不在回路中，传感器所需要的最小电压大约是2.5mV。
在液体流中，2.5mV的最小信号需要大概25Hz，务必确保流量能够产生25Hz。
在气体或蒸汽流中，2.5mV的最小信号需要大概100Hz或更大，取决于仪表的型号。
如果波形与图2中的波形相似，则传感器是好的，如果其没有输出，更换传感器。
对于所有的仪表，在读信号时请确保没有外部干扰，如50或60Hz。
图2正常涡流频率波形
维护
引言
83F-A和83W-A型涡街流量计的工作过程由三个基本部分组成：
在流体流动中产生涡流和脱落，涡流传感，放大和调节流量传感器中的信号。
如果流量计发生故障，其原因可以从这三个步骤中的一个中寻找。
参与涡街流量计维护的个人必须经过培训并获得所需设备的使用、移除、管道中仪表的替换和仪表部件日常维护的资格。
涡流产生和脱落
涡流产生和脱落的过程会被上游流量的干扰、流经液体的性质或涡流脱落元件（较罕见）等情况所抑制或破坏。
垫片伸入到流动流中，上游部分管道堵塞，管道构造，两相流的出现等原因都有可能产生这些流量干扰。
由于涡流脱落元件大量结块，涂层或物理损伤所造成的基本形状或尺寸发生改变，涡流脱落过程将受到损害。
此外，直管段长度，上游管道顺畅运行也是非常重要的（参照“管道需求”页6）
涡流传感器
在83F-A和83W-A型涡街流量计中采用了两种基本类型的传感器——标准温度和拓展温度范围。
标准温度范围传感器由一个压电晶体组成，该晶体被两个隔膜密封于一个充满液体的密封仓内。
涡流脱落的过程在密封隔膜内产生一个交互的压力差并通过填充液体传输到压电晶体中，其工作温度范围是-18-204°C（0-400°F）。
拓展温度范围传感器由一个有隔膜凸轮的机械梭的双面环所组成，涡流脱落的过程在梭子上产生一个交互的机械压迫并将压迫传导至压电晶体中。
其最大工作温度为430°C（800°F）。
不同的压力或机械压迫作用于晶体上产生一个频率等同于涡流脱落频率的电压脉冲。
密封隔膜的损伤或其它物理损伤将造成传感器工作错误。
放大和调节
涡流传感器信号在输出模块（电子模块）中被放大和调节，其放置在电子外壳隔间内的电子模块中。
电子模块的功能除了放大和调节之外还按比例将原始传感器输出转化为4-20mA信号。
图3中显示了一个流量计的简化结构图。
如图所示，电子模块直接从标准温度范围传感器中接收原始传感器的输出。
当使用拓展温度范围传感器时，原始传感器输出在传输给电子模块之前必须经过一个前置放大器缓冲。
无论在那种情况下，电子模块接收涡流信号然后执行调节，比例和放大功能。
在电子模块的前端的简易面板中有几个用户设定的输入。
这些输入是为了输出模式选择，噪音过滤器调节和电子模块校准，电子模块的面板如图1所示
图3流量计结构图
电子模块
电子模块的组成有：
两个印刷电路组件，一个带标签的塑料外壳，两个固定螺丝。
电子模块被安置在两面都有现场端子（附有标签）的传送壳内。
电子模块有两个接线板，表6中列举了接线板连接的主要功能
表6、电子模块接线板连接
连接的位置
字母代码
颜色
描述
前端
R
红
回路+
Y
黄
扫描脉冲输出+
B
绿
回路-，扫描脉冲输出-
后端
B
棕
传感器+或前置放大器+
R
红
前置放大器电源+
O
橙
前置放大器电源-
Y
黄
传感器-或前置放大器-
电子模块的拆卸（对于CENELEC认证版，见47页）
1、断开流量计的电源
2、打开电子模块的螺纹盖
3、断开电子模块前端接线排上的三个信号线（红-黄-滤）。
如图4所示。
4、拧开电子模块两边的固定螺丝
5、对于标准范围流量计执行步骤6和7，拓展范围流量计执行步骤8和9。
标准温度范围流量计
6、拉出电子模块（用位于电子模块标签板正中的把手），将其移出足够的距离以方便将电子模块背面段子排上的棕和黄色传感器信号线断开，如图4所示。
7、将印刷电路板和塑料外壳上的红/黄/绿色电缆拉出然后将电子模块从壳体上取出
注：
不要将塑料线扎剪断
图4电子模块
拓展温度范围流量计
8、拉出电子模块（用位于电子模块标签板正中的把手），将其移出足够的距离以方便将电子模块背面段子排上4个前置放大器的接线（棕-红-橙-黄）断开，如图5所示。
9、将印刷电路板和塑料外壳上的红/黄/绿色电缆拉出然后将电子模块从壳体上取出
注：
不要将塑料线扎剪断
图5电子模块-拓展温度范围
CENELEC认证流量计
CENELEC认证防爆型流量计的电子模块与拓展温度范围流量计类似。
CENELEC版在电子模块和现场终端两边都有密封壳。
1、断开流量计的电源
2、用一个5mm的六角扳手将盖子上的两个M6圆柱头内六角螺钉卸下。
保存好这些螺钉。
3、打开盖子，将电子模块前面接线排上的信号线（红-黄-绿）断开。
4、松开电子模块两侧的固定螺丝（见图5）
5、拉出电子模块（用位于电子模块标签板正中的把手），将其移出足够的距离以方便将传感器信号线断开，如图6所示。
图6电子模块-CENELEC认证防爆型
6、将电子模块背面接线排上前置放大器的接线（棕-红-橙-黄线）断开。
将壳体上的接地线断开
7、将印刷电路板和塑料外壳上的红/黄/绿色电缆拉出。
8、将电子模块从壳体上取出
注：
不要将塑料线扎剪断
电子模块的替换
注：
在操作之前请确保流量计的电源已经断开
1、按照之前所介绍的步骤将电子模块移出
注：
新的电子模块被放置在一个带胶带的防静电袋中，在安装之前请不要打开盖子，以最大限度的减少静电对电子模块的伤害，静电垫的使用能够保护其免受静电的伤害
2、将新的电子模块从保护袋中取出
3、按照5“电子模块校准”页50中描述的介绍校准电子模块。
按照4以下的步骤连接传感器和信号线
注：
传感器和信号线必须已被塑料线扎绑在一起
标准温度范围流量计
4、参照图4，将棕色和黄色传感器线接入到位于电子模块背面的颜色编码接线端子上。
5、执行第6步。
拓展温度范围流量计（包括CENELEC防爆型）
4、参照图5。
将棕-红-橙-黄色前置放大器线接入到位于电子模块背面的颜色编码接线端子上，对于CENELEC防爆型，将前置放大器与壳体的接地线连上（图6）
5、将信号线（红-黄-绿色）穿过印刷电路板上的洞，并按照标签上的颜色编码将它们连入电子模块前端的接线排上
注：
如果需要，可以将这些线绞在一起以方便从洞中穿过，但不要将线鼻子弄掉
6、在传感器和信号线连上以后，将电子模块按顺时针方向旋转一圈，以防止线绞在一起，把电子模块的孔与壳体上固定孔对上。
如果有前置放大器务必使其在一条直线上，锁紧固定螺丝。
7、按照页62中的步骤执行组装后的绝缘性测试。
8、将盖子盖上
注：
对于CENELEC，在运行流量计之前，将电子壳两面的附加锁装上
电子模块4-20mA校准
一台涡街流量计因如下原因需要校准：
A、一台新的仪表没有按所需量程定购
B、一个现有的设备由于运行环境的变化量程发生变化
C、替换了一个新的电子模块
注：
如果电子模块在脉冲模式（开关J在“开”位置）下工作就不需要校准，在这种情况下对4-20mA的校准没有作用。
校准电缆（FoxboroPartNo.K0146HP）的使用能使你将测试信号发生器接在电子模块前面，而不需要连接到背面的传感器输入端子上，从而免去了将电子模块从壳体上移开并断开传感器信号线的麻烦。
所需设备
1、信号发生器（10-3000Hz）,能够被设置为0.1％的上限频率范围。
底盘必须与电源地隔离，即输出必须不固定，不能接地或放到地上，如果可以的话推荐使用电池供电的信号发生器。
如果有校准电缆（FoxboroPartNo.K0146HP）以下信号发生器可用：
A、脉冲发生器，+7V，50%占空比。
B、方波发生器，7V峰峰值，中心值+3.5V（+3.5V偏移）
C、方形或正弦波发生器，14V峰峰值，中心值0（0DC偏移）
如果没有校准电缆，必须使用以下信号发生器：
A、正弦波发生器，1V峰峰值，中心值0（0DC偏移）
2、250欧精确电阻器（0.1%）1/4瓦最小。
3、电位计，量程1-5V，能够被设置为0.1％精度（用于测量4-20mA信号施加在精确电阻器上的电压）
4、供电电源（10.5-50.0V，DC）推荐使用24V。
校准步骤
校准一个电子模块有四个步骤：
1、确定正确的K系数
2、确定频率范围上限
3、设置电子模块开关
4、调节电位计量程
注：
如果是替换新的电子模块，其频率范围上限可以在新模块前面的标签中读出（见图1），这种情况可直接跳到第Ⅲ步，如果是一个现有的设备由于运行环境的变化量程发生变化或一台新的仪表没有按所需量程定购（标签读数为25Hz），从第Ⅰ步开始
Ⅰ、确定正确的K系数
校准一个模拟量电子模块的第一步就是确定其K系数。
印在数据标签上的参考K系数是基于以下参考条件确定的：
流体温度为20C（70F），在仪表上游有50或更大的直管段（指定40管对与法兰和表盘仪表，指定5管对于卫生仪表）。
对于其它条件下的引用参考K系数必须修改，如附录A中所描述的，乘以总偏移修正因子（BCF）来得到正确的K系数。
注：
如果在步骤Ⅱ中使用流量专家来确定频率范围上限，在计算总偏移修正因子（附录A）时将过程温度修正系数（TCF）的设定保持一致
Ⅱ、确定频率范围上限（满量程频率）
校准一个模拟量电子模块，必须确定在流量上限时所对应的涡流频率。
如果是替换新的电子模块，其频率范围上限可以在新模块前面的标签中读出（见图1），这种情况可直接跳到第Ⅲ步，如果是一个现有的设备由于运行环境的变化量程发生变化或一台新的仪表没有按所需量程定购（标签读数为25Hz），频率范围上限可以通过一下的步骤计算出来：
1、使用流量专家——该仪表选择/量纲软件，可以从Foxboro公司获得，显示一个基于内置标称K系数和过程温度修正（见涡流量纲结果页2）的标称频率范围上限。
注：
在确定过程量纲时，选择流量上限值的单位并填入过程流量温度。
确定实际频率范围上限，按F3，如输出屏幕左下脚所指示的，让后填入修正K系数（在第Ⅰ步中计算）和所需上限范围值。
在第Ⅰ步计算总偏移修正因子时，设定过程温度修正因子（TCF）必须相同，流量专家将根据确定过程量纲时所输入的过程流量温度将这些修正在内部整合。
2、手动步骤——按照附录B提纲所列步骤计算频率范围上限。
Ⅲ、设定电子模块开关（A-F,G-H,J-N,P,&R）
1、高频噪音过滤器（开关A,B和C）——使用在第Ⅱ步中所确定的频率范围上限选择对应的高频过滤器等级（见表7）。
设置开关A,B和C的对应位置。
在校准和应用过程中都是这样设置。
例：
频率范围上限=523Hz
既然它在350-700范围内，A设为关，B设为开，C设为开
2、低频噪音过滤器（开关D,E和F）——如果是替换模块，先记下当前开关D,E和F的位置，在校准结束之后需要恢复这些位置。
在校准过程中把这三个开关都设为关。
表7、高频噪音过滤器开关
等级
频率范围上限
（HZ）
开关位置
A
B
C
1
1500-3000
关
关
开
2
700-1500
关
开
关
3
350-700
关
开
开
4
160-350
开
关
关
5
80-160
开
关
开
6
<80
开
开
关
3、低流量阻断（开关G和H）——如果是替换模块，先记下当前开关D,E和F的位置，在校准结束之后需要恢复这些位置。
在校准过程中把G设为关,把H设为开。
4、输出模式（开关J）——把开关J设为关，将输出模式设为4-20mA
5、量程开关（K-M,N,P,R）——量程开关的设定必须包含步骤Ⅱ中所确定的频率范围上限，以确保在校准的最后步骤中量程点位计能够使用。
如果是替换模块，将开关设定与原来的模块一致，否则执行如下步骤：
A、根据表8设置粗量程开关（K,L和M）
例：
频率范围上限=312
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