关于水系统中涡街流量计示值为0的原因分析及排查

杨蕾 董兆雄 杨明

（1.中国原子能科学研究院，北京 102400；2.中核核电运行管理有限公司，浙江海盐 314300；3.中核兰州铀浓缩有限公司，甘肃兰州 730065）

1.问题现状

水循环系统中，用于给水动力的离心泵流量为138m3/h，扬程为26m，系统正常运行时，管道压力为0.22MPa，用水设备工作正常，无水流过低报警，但管道中的涡街流量计一直显示为0m3/h，无任何变化。

2.涡街流量计工作原理

涡街流量计是由旋涡发生体、检测探头及相应的电子线路等组成。当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门旋涡[1]，如图1所示。斯特罗哈在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系是 ：f=St×V/d[2]。

图1 涡街流量计工作原理示意图

式中：f—涡街发生频率（Hz）；V—旋涡发生体两侧的平均流速（m/s）；St—斯特罗哈系数（一定雷诺数范围内为常数）；d—旋涡发生体迎流面宽度（m）。

这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的流体升力，该升力作用在基于压电效应的检测探头上，便产生一系列交变电荷信号，经过前置放大器转换、整形、放大处理后，输出与旋涡脱落频率相同且与流速成正比的脉冲信号。

3.原因分析及排查

针对流量计显示为0进行分析，可能存在以下八种原因，下面进行一一分析排查。

3.1 流量计安装的方向水流方向不一致

根据流量计工作原理，安装时需将流量计的方向与水流方向一致，流量计才能正常使用。

打开现场流量计外部包裹物，最终查看并确认流量计的安装方向与水流方向一致，因此该项原因排除。

3.2 DC24v电源接线不可靠

电源线可能存在虚接搭接，致使供电电源不稳定。检查流量计电源是否正常，接线是否正确、可靠，以保证流量计的电源输入正常，将万用表打到直流电压档，检测流量计接线端电源为DC24v正确，且接线无误，因此电源这项原因排除。

3.3 管道内有大量空气或其他杂物

管道中若存在大量空气或其他杂物，会导致流量计涡旋发生体检测不到水流或被堵塞，从而影响流量计的正常检测。在管道最高点打开排气阀，排空管道中的空气；使用扳手或其他工具敲击流量计的表杆，排除杂物，观察流量计的显示示数是否有跳变现象，如果存在，则继续敲击，直到流量计显示出示数。在该问题中，通过排放空气和敲击管路，流量计依然显示为0，没有任何变化。

3.4 实际流量过低

若管道中实际水流量过低，流量计则会因为水流太小而检测不到。检查离心泵工作正常，根据离心泵的扬程以及补水压力计算出，离心泵出口管道内最大水压应不大于0.6MPa，实际离心泵出口水压为0.42MPa，流量计所在管道水压为0.22MPa属于正常值，因此判定管道实际水流量正常。

3.5 流量切除设置过大

若小流量切除设置过大，即测量上限的x%信号（x为信号切除值）就被切除，在量程范围内但被切除的信号将无法被测量出来。

修改小流量切除的操作步骤为：在流量计显示屏上按“F”键，再按“Move”,再按“UP”键，在出现的P0中输入修改密码1234，在出现的P7查看并修改小流量切除值，最后按“F”键确认即可。小流量切除设置界面如图2所示。

图2 小流量切除设置界面

在流量计显示屏上查看小流量切除设置值P7情况，发现小流量切除值为05，即5%（为出厂前设置值），因此将P7改为00（0%），即无任何切除，设置确认后，流量计显示值仍然为0。因此判断不是流量计显示为0的原因。

3.6 流量计的放大系数、灵敏度及滤波设置不正确

流量计的放大系数、灵敏度及滤波参数若设置的不正确，探头阻值不正确也会影响流量计的测量显示。放大系数W1和灵敏度W2正常设置应为6或8，该数值不能小于4，在电路板中为小圆盘指示；滤波K1、K2、K3根据实际管径大小拨码，使用8位拨码开关调节，正常情况为比实际管径略小，如实际管径为DN50，拨码时则按DN40调整；探头阻值正常情况下R≥10MΩ。

打开流量计外壳，在电路板中检查对放大系数、灵敏度及滤波进行检查，放大系数W1和灵敏度W2数值都为8，滤波K1的第1、4、5、8位拨码为ON，滤波K2的第8位拨码为ON，滤波K3的第7位拨码为ON。经核实，放大系数、灵敏度及滤波的设置均正常。

用万用表的电阻档在电路板中测量探头阻值，实际探头阻值R测=10MΩ。因此证实探头阻值正常。

3.7 流量计电路板异常

电路板存在异常时，也可能会导致显示异常。在对流量计断电的情况下，更换流量计电路板，更换完成后送电检查，结果流量计仍然显示为0。因此判断流量计电路板正常。

3.8 流量计内部线路虚接

线路虚接虚搭，也是流量计测量异常的原因之一。打开流量计外壳，逐一检查流量计内部电路板接线情况，再打开流量计表杆与法兰连接处，检查探头接线情况。结果电路板接线正常，探头的一根线的根部已断，有虚搭情况，用手固定好探头线后，流量计仪表显示有跳变、有数值显示，因此探头线断是流量计显示为0的主要原因。探头断线情况如图3所示。

图3 探头线路断开图

4.结论

经过逐一对各种可能原因分析及排查后，最终确认故障原因为流量计探头线路断导致。为及时解决流量计故障，制作了与流量计管路大小一致的短接，择机对水系统停机并排空管路中的水，拆除流量计更换短接，将流量计寄往厂家进行维修测试，并完成校准。

完成维修并校准后，将流量计安装并进行测试，最终测试正常。