一、前言

渦街流量計按調節形式可分為氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥和氣動(dòng)調節閥兩類(lèi)。按閥體結構形式又分為蝶閥、球閥、套筒和單座閥等；按流量特性可分為線(xiàn)性、快開(kāi)和拋物線(xiàn)。渦街流量計門(mén)的選型需要根據物料的特性及系統控制的要求選擇。在氧化鋁生產(chǎn)工藝中，管路中流通的是堿性鋁礬土料漿，物料易結疤，且具有強腐蝕性，對渦街流量計的性能影響很大，極易造成閥門(mén)調節出現卡頓、抱死等情況，因此無(wú)法及時(shí)、準確地調整流量，嚴重影響工藝流程生產(chǎn)控制的穩定性。為更好地改善這一狀況，對氣動(dòng)調節閥和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥工作原理與故障剖析，便于找到更合理的選型應用及更便捷的故障維修方法。

二、渦街流量計工作原理

1.氣動(dòng)調節閥的工作原理

氣動(dòng)調節閥是自動(dòng)化技術(shù)工程中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。氣動(dòng)調節閥通常由氣動(dòng)執行機構和調節閥連接安裝調試組成，執行機構以氣源作為動(dòng)力，接受來(lái)自遠程的控制信號（0～10mA或4～20mA DC）作為驅動(dòng)信號，并借助于電氣閥門(mén)定位器去驅動(dòng)閥門(mén)，使得閥門(mén)呈線(xiàn)性或等百分流量特性做調節動(dòng)作，從而達到對管道介質(zhì)的流量、壓力和溫度等各種工藝參數的比例式調節。氣動(dòng)執行機構可分為單作用式和雙作用式兩種，根據動(dòng)作形式分氣開(kāi)型和氣關(guān)型兩種。

2.常見(jiàn)渦街流量計特點(diǎn)分析

（1）氣動(dòng)蝶閥的特點(diǎn) 氣動(dòng)蝶閥是根據旋轉閥桿同時(shí)帶動(dòng)蝶板轉動(dòng)的一種閥門(mén)，目前市場(chǎng)上使用較多的為偏心旋轉蝶閥，主要依靠旋轉蝶板來(lái)做流量的控制。

氣動(dòng)蝶閥有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）結構簡(jiǎn)單，外形尺寸小。由于結構緊湊，長(cháng)度短，體積小，重量輕。因此制造成本低，用于制作大口徑閥門(mén)，適合在大口徑的管路上安裝使用。

2）流體阻力小，全開(kāi)時(shí)，閥座通道的有效流通面積較大，因而流體阻力小�？稍谏�產(chǎn)控制需求大流通量的場(chǎng)所使用。

3）起閉方便迅速，調節性能好，可以分級控制流量。適用于燃氣管路或者風(fēng)管的流量調節。

4）起閉力矩較小，多偏心的結構設計。適于高溫高壓的場(chǎng)所使用。

5）密封性能好，采用扭力密封，三偏心蝶閥的密封依靠閥座的密封面來(lái)達到密封效果。適用于閥座泄漏等級高的場(chǎng)所。

6）蝶板的運動(dòng)帶有擦拭性，可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)，也可用于粉狀和顆粒狀介質(zhì)。

（2）氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥的特點(diǎn) 氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥的起閉是接受遠程控制系統的開(kāi)關(guān)信號，通過(guò)電磁閥的得失電來(lái)控制氣路的切換，使得氣動(dòng)執行器驅動(dòng)閥體順時(shí)針和逆時(shí)針轉動(dòng)，閥桿轉遞的力驅動(dòng)圓形通道內的球體繞垂直于通道的軸線(xiàn)旋轉，當球閥旋轉90°時(shí)，在進(jìn)、出口處應全部呈現球面，從而關(guān)閉閥門(mén)，截斷介質(zhì)的流動(dòng)；當球閥回轉90°時(shí)，在進(jìn)、出口處應全部呈現球口，基本不存在流阻力，從而開(kāi)起閥門(mén)。

氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）球閥不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。流體阻力小，全通徑的球閥基本沒(méi)有流阻。

2）球閥流體阻力小，無(wú)振動(dòng)，噪聲小。

3）緊密可靠，有兩個(gè)密封面，密封面材料可使用各種塑料，密封性好。能實(shí)現完全密封，可在真空系統中使用。

4）球閥適用于頻繁操作，其起閉迅速、輕便，從全開(kāi)到全關(guān)只要旋轉90°，便于遠距離的控制，可在需要緊急快速切斷的場(chǎng)所安裝使用。

5）球閥結構簡(jiǎn)單，維修方便，密封圈一般都是活動(dòng)的，拆卸更換比較方便。

6）球閥密封性能好。在全開(kāi)或全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過(guò)時(shí)，不會(huì )引起閥門(mén)密封面的侵蝕損壞。

7）球閥在起閉的過(guò)程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)。

三、渦街流量計門(mén)的選型依據

渦街流量計門(mén)的特性一般有兩種：使用特性和結構特性。使用特性規定了該渦街流量計門(mén)的主要使用性能和使用的范圍，它包括閥門(mén)的類(lèi)別（調節型、開(kāi)關(guān)型）的選擇、產(chǎn)品類(lèi)型（蝶閥、球閥等）的選擇、閥門(mén)主要零件的材料要求以及閥門(mén)的流量特性等。結構特性規定了渦街流量計門(mén)的安裝、維修、保養的方法，它包含渦街流量計門(mén)的結構長(cháng)度和總體高度、與管道的連接形式（螺紋連接、法蘭連接和焊接端連接）以及密封面的形式（堆焊、噴焊）。

渦街流量計的選型有以下幾個(gè)依據：

1）明確渦街流量計門(mén)在流程中的主要作用，確定生產(chǎn)工藝條件：介質(zhì)類(lèi)型（腐蝕性能：是否含有固體顆粒，介質(zhì)是否含有有毒有害物質(zhì)，是否是屬于易燃、易爆介質(zhì)以及介質(zhì)的雷諾系數大�。�、工作壓力和工作溫度等。

2）確定渦街流量計門(mén)的連接管道的公稱(chēng)通徑和連接方式。

3）確定渦街流量計門(mén)的種類(lèi)：調節型、開(kāi)關(guān)型等。

4）確定渦街流量計門(mén)的型式：球閥、蝶閥、單座閥和套筒閥等。

5）確定渦街流量計門(mén)的參數：動(dòng)執行機構的單雙作用形式、故障時(shí)閥門(mén)的起閉狀態(tài)、#大和#小流量要求、正常流動(dòng)的壓降、關(guān)閉時(shí)的壓力降、閥門(mén)的#大和#小進(jìn)口壓力、流量特性、密封等級以及排放能力等。

6）根據生產(chǎn)管路輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度等參數確定閥門(mén)的材質(zhì)。

四、渦街流量計門(mén)故障實(shí)例分析

渦街流量計在正常運行過(guò)程中出現各種故障，總體上分為三大類(lèi)，即執行機構故障、調節機構故障和閥門(mén)附件（定位器、電磁閥等）的故障。在處理故障時(shí)，要從這三類(lèi)故障著(zhù)手，通過(guò)現場(chǎng)的故障現象觀(guān)察與邏輯分析判斷，逐個(gè)排除，判斷出屬于哪一大類(lèi)故障，再順著(zhù)這

一方向進(jìn)行檢查處理。

1.執行機構膜片故障

實(shí)例：東海氧化鋁公司蒸發(fā)車(chē)間Ⅰ效蒸發(fā)器液位值在DCS系統中設定在60%自動(dòng)調整，工藝操作人員發(fā)現液位出現上漲的趨勢，立即解除了自動(dòng)控制，改為手動(dòng)操作，加大Ⅰ效蒸發(fā)器到Ⅰ級自閃蒸發(fā)器的渦街流量計的開(kāi)度，但液位仍繼續上漲，渦街流量計門(mén)不動(dòng)作。故障檢查分析：檢查現場(chǎng)調節閥的氣源部分，觀(guān)察氣源壓力表，發(fā)現氣源壓力偏低，現場(chǎng)用萬(wàn)用表測量電氣定位器的信號回路一切正常，能接收到來(lái)自DCS的控制信號�，F場(chǎng)調高減壓閥的壓力，手動(dòng)控制定位器開(kāi)起閥門(mén)，閥門(mén)開(kāi)起緩慢，氣動(dòng)執行器明顯動(dòng)力輸出不足，該渦街流量計屬于氣開(kāi)閥門(mén)，對氣路開(kāi)始檢查，通過(guò)眼觀(guān)、耳聽(tīng)和手摸，發(fā)現調節閥的膜頭有多處漏氣現象，為進(jìn)一步檢查，與工藝操作人員配合，停機拆卸檢查，發(fā)現膜片多處老化開(kāi)裂（見(jiàn)圖1）。替換掉膜片，調節閥恢復正常。

2.調節機構異物卡閥故障

實(shí)例：東海氧化鋁溶出車(chē)間蒸汽冷凝水LCV101氣動(dòng)單座閥門(mén)，工藝操作人員反應在30%～100%閥門(mén)動(dòng)作正常，在對該閥門(mén)全關(guān)的操作時(shí)，發(fā)現冷凝水罐的液位無(wú)上漲趨勢，閥門(mén)無(wú)法全關(guān)。

故障檢查分析：確認工藝條件允許后，切換至手輪操作，嘗試使用手輪關(guān)閉該渦街流量計，現場(chǎng)清晰地感受到金屬碰撞，懷疑是閥內存有異物，將該閥從法蘭處解體，發(fā)現閥芯與套筒之間有焊條卡住，導致閥門(mén)無(wú)法執行全關(guān)的動(dòng)作。取出異物，后將閥芯與套筒分開(kāi)，對其研磨處理，回裝調節閥，該閥正常運行。

3.渦街流量計附件（定位器）故障

實(shí)例：東海氧化鋁溶出車(chē)間母液流量計FT101異常波動(dòng)，工藝操作人員手動(dòng)和自動(dòng)操作渦街流量計門(mén)FCV101均振蕩。故障檢查分析：現場(chǎng)測量回路輸出電流，DCS卡件輸出電流穩定，檢查氣源信號輸出穩定，定位器輸出氣信號不穩定，判斷結果為定位器的放大器故障。更換一臺新定位器，自檢結束后閥門(mén)控制正常。

五、結語(yǔ)

隨著(zhù)我國工業(yè)“智能制造”的深度推動(dòng)，自動(dòng)化儀器儀表在制造業(yè)中勢必會(huì )廣泛應用。渦街流量計門(mén)作為自動(dòng)化生產(chǎn)工藝調節系統的重要組成部分，如何選擇適用的渦街流量計門(mén)，對工藝生產(chǎn)指標參數的調節控制起著(zhù)至關(guān)重要的作用，合理的選型與快速的維修能夠優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升自動(dòng)化能力，從而大大提高生產(chǎn)效率。