涡街流量计(二)

LUGB系列涡街流量计

一、 特点

LUGB系列涡街流量计主要用于石油、化工、冶金、电力、供热等行业和市政建设、环保工程封闭管道中各种液体、气体和蒸汽的流量计量和检测控制。可输出脉冲频率信号或(4~20)mA标准电流信号，配以相应的工业自动化仪表，可显示瞬时和累积流量，实现流量计量和自动控制等多种功能。具有量程宽、精度高、压力损失小等特点，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等物理参数的影响。仪表常数长期稳定，可靠性高，几乎无须维修。

二、工作原理

涡街流量传感器是根据卡门涡街原理研制成的一种流体振荡型流量仪表。在流体中插入一个断面为非流线型柱状物体时，在柱体后部两侧会产生两列交错排列的旋涡。旋涡分离的频率与流速成正比，与柱体的宽度成反比，可以用公式f=St×V/d表示。式中f：旋涡分离频率，St：斯特劳哈尔数（无量纲），V：柱体侧面的流速，d：柱体的迎流面宽度。斯特劳哈尔数St与雷诺数Re函数关系中的线性部分即是涡街流量计的线性测量范围。检测出旋涡的分离频率f即可求得管内流体的流速，再由流速求出瞬时体积流量。流过单位体积流体对应的脉冲数称为仪表系数（K系数，次/升）。流量Q与频率f的关系为Q=f/K。式中Q：瞬时流量（升/秒），f：频率（Hz），K：仪表系数（次/升）。

三、型号命名

     LUGB-□□□□-□□□□

四、主要技术参数

表一

五、流量范围

 (一)液体和工况气体的流量范围见下表：

(二)饱和蒸汽的质量流量范围见下表：

 表三                                                                            流量单位：kg/h

(三)过热蒸汽的质量流量范围见下表：

表四 

ρ为过热蒸汽工况密度。过热蒸汽的上限流速一般不应大于70m/s。

注1：传感器在不同流量下的压力损失可按下式计算：

式中：ΔP：压力损失（Pa）

ρ：被测介质工况密度（kg/m3）

v：管内平均流速（m/s）

注2：被测介质为液体时，为防止气化或气蚀现象，应使工作状态下传感器内的绝对压力满足下式要求：

P>2.6ΔP+1.25Pb

式中：P：被测介质绝对压力（Pa）

      Pb：被测介质工作温度下对应的饱和气体绝对压力（Pa）

六、流量计口径和可用流量范围的确定

    （一）气体、液体

涡街流量计的上限流量一般不受介质压力、温度等的影响，下限流量则取决于介质的工况密度和粘度。因此，确定流量范围实际上是确定实际可用的下限流量。最佳工作流量处于传感器量程的1/2~2/3处。

步骤一：根据实际使用流量查表二初步确定流量计口径。常用流量宜选择在流量上限的50%~70%。注意气体是指工况流量，如为标况流量请用理想气体状态方程将其换算成工况流量（公式1）。

                                              Q=QN×(PN/P)×(T/TN) ………公式1

式中：Q：工况流量

      QN：标况流量

      PN：标准大气压（0.101325MPa）

      P：工况下介质绝对压力（表压+大气压）

      T：工况下介质绝对温度［(273.15+t)K］

      t：工况下介质温度（℃）

      TN：标况绝对温度（273.15K）

注意：如用户标准状态是指温度为20℃，压力为101325Pa，则TN=293.15K。

步骤二：按公式2计算由介质工况密度决定的下限流量 Qρ。

             式中：Qρ：工况密度下介质的可测下限流量

      Q0：表中所列的水或空气的下限流量（液体查水，气体查空气）

      ρ0：参比介质的密度，水为1000kg/m3，空气为1.205 kg/m3

      ρ：被测介质工况密度

介质密度较大时，可测流量下限较低。

步骤三：按公式3计算由介质工况运动粘度决定的下限流量 Qν。

　　　　　　Qν= Q0×ν/ν0……….公式3

式中：Qν：工况运动粘度下介质的可测下限流量

      Q0：表中所列的水或空气的下限流量（液体查水，气体查空气）

      ν：被测介质工况运动粘度

      ν0：参比介质的运动粘度，水为1×10-6m2/s，空气为15×10-6m2/s

运动粘度与动力粘度的换算公式如下：

               ν=η/ρ………………..公式4

式中：ν：运动粘度，单位 cSt (mm2/s)

       η：动力粘度，单位 cP (mPa·s，g/m·s)

       ρ：密度，单位 g/cm3

介质运动粘度较小时，可测下限流量较低。

步骤四：比较Qρ和Qν，确定可用下限流量和线性下限流量。

若Qρ＜Qν，可测流量范围是Qρ~Qmax，线性流量范围是Qρ~Qmax；

若Qρ≥Qν，可测流量范围和线性流量范围都是Qρ~Qmax。

Qmax是指表中规定的上限流量。液体的最大流速一般应小于7m/s，气体的最大流速一般应小于70m/s。

高粘度液体的线性下限流量比水要高出很多，如要求下限流量较低，则不适合使用涡街流量计。

（二）蒸汽

测量蒸汽时，如要测量蒸汽的质量流量，必须与测温和测压元件共同组成质量流量测量系统。测量饱和蒸汽，应加装铂电阻或压力变送器（其中之一）；测量过热蒸汽，应同时加装铂电阻和压力变送器（两者都要）。

方法一：根据蒸汽参数直接查表选择流量计口径。

方法二：由公式4计算得出某一口径流量计对应各种工况蒸汽的流量范围。

步骤一：由表查出相应口径流量计的空气流量范围。

步骤二：根据蒸汽的压力温度参数，查有关资料得到蒸汽的密度。

步骤三：由公式4计算流量计的下限流量。

     式中：Q，ρ：被测蒸汽的流量和密度

    Q0，ρ0：参比空气的流量和密度（1.205kg/m3）

步骤四：确定上限流量。蒸汽的上限流速应小于70m/s。

用户也可查表三得知不同口径流量计测饱和蒸汽的流量范围，或者将过热蒸汽的密度代入表四算出不同口径流量计测过热蒸汽的流量范围。

测量蒸汽的质量流量时,传感器必须与测温和测压元件共同组成质量流量测量系统。测量饱和蒸汽，应加装铂电阻或压力变送器（其中之一）；测量过热蒸汽，应同时加装铂电阻和压力变送器（两者都要）。

七、仪表结构及外形尺寸

法兰卡装型尺寸表：

表五                                                                           mm

法兰连接型尺寸表：

表六                                                                   mm

八、安装注意事项

(一)安装的基本要求

1.对直管段要求传感器上游侧和下游侧应留有较长的直管段，直管段长度随管道状况不同而异。不同管道条件下，直管段的安装要求见表七。对配置的要求：

对配管的要求

安装传感器的管道内径须和传感器内径一致，满足0.98DN≤D≤1.05DN（DN为传感器内径，D为配管内径），否则管道必须变径。连接管道与传感器同轴度应不大于0.05DN。

传感器上游应尽量避免安装调节阀或半开阀门，应将调节阀或半开阀门安装在传感器下游5D之后。

检修阀安装在传感器上游。

传感器安装点的上游较近处若装有阀门，不断地开关阀门，对传感受器的使用寿命影响极大，非常容易对传感器造成永久性损坏。

传感器应避免在架空非常长的管道上安装，因为长时间使用后，由于传感器的下垂作用非常容易造成传感器与法兰间的密封泄漏，若不得已要安装时，必须在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置。

安装管道应无强烈振动，否则应有必要的减震措施。在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防震垫。

在空压机出口处振动较强，不能安装传感器，应安装在储气罐之后。

为方便检修，最好安装旁通管。旁通管的连接须注意保证传感器的前后直管段。

对外部环境的要求

传感器尽量安装在室内，必须安装在室外时应注意防水、防晒，放大器盒外的电缆应弯成U型，防止水顺着电缆线流入放大器盒内。

传感器避免安装在温度变化很大的场所和受到设备的热辐射，若必须安装时，须有隔热通风的措施。

传感器避免安装在含有腐蚀性气体的环境中，若必须安装时，须有通风措施。

传感器应远离电噪声，如大功率变频器、大功率变压器、电动机和大功率无线收发设备等。

传感器周围应留有足够空间，应有照明灯和电源插座，并应设置旁通管路，以便安装接线和定期维护。

正确安装的要求

安装流量计前应吹扫管线，以免管道中有焊渣等较大异物影响传感器正常工作，甚至损坏传感器。

涡街流量传感器在管道上可以水平或垂直安装，被测介质应为满管流动，垂直安装时，流向应自下而上。

当需要温度、压力补偿时，压力变送器安装在流量传感器下游3-5D处，测温元件（通常用铂电阻）安装在下游6-8D处。

传感器可以在水平管道上侧装，特别是测量过热蒸汽、饱和蒸汽和低温液体，这样流体的温度对放大器的影响较小。当用于测量高温液体或需经常清洗管道时，可将传感器倒装。

 在有保温层的管道上，切勿用保温材料将传感器上连接放大器盒的连杆都包围起来，最多不超过连杆高度的三分之一。传感器壳体可以用保温材料包裹。

测量气体流量时，若被测气体中含有少量的液体，传感器应安装在管线的较高处；测量液体流量时，若被测液体中含有少量的气体，传感器应安装在管线的较低处。

安装步骤

法兰连接型直接将用户管道上的法兰与流量计上的法兰对接。注意介质流向与流量计上箭头方向一致，密封垫片勿突出于管道内。

法兰卡装型安装步骤如下：

1．  将已安装好法兰和螺栓的传感器卡入直管道内（注意传感器上的流向标志应与管道内介质流向一致），用电焊将两端法兰片点焊定位。注意法兰端面应与管道垂直，传感器筒体的中心线应与管道中心线重合。

2．  为避免电焊高温损坏传感器，在正式焊接法兰前拆下螺栓和传感器。

3．  法兰与管道焊接好后，管道内要清理干净不得存有焊渣等物。然后将传感器、石棉垫片和法兰连接，注意密封垫片不应突出于管道内，其内径可比管道内径大1~2mm，以免影响测量精度。最后装上螺栓、垫圈和螺母并紧固。

     仪表接线

输出频率信号的现场仪表接线：

输出频率信号的传感器与其它设备之间采用三线制传输，所需电源为24V±10%，输出回路的最小负载电阻为10kΩ，最大电容为0.22μF，屏蔽线的电阻小于50Ω。一般情况下连接线用三芯屏蔽线（RWP3×0.5mm），屏蔽层应可靠地接在放大器盒内的接地螺丝上。

在高温或低温环境中，要采用适合于现场温度的屏蔽电缆线；当使用现场空气中含有油、溶剂或其它腐蚀性气体或液体时，应采用适合于这种现场的屏蔽电缆线。

连线不能与电力线平行排在一起，至少间隔15cm，最好单独穿行在金属管中。连线要固定好，不能晃动。

输出二线制（4~20）mA信号的现场仪表接线：

输出二线制（4~20）mA信号的传感器与其它设备之间采用二线制传输，所需电源为24V±10%，输出回路的最大负载电阻为600Ω（包括电缆线的电阻）。一般情况下连接线用600V PVC绝缘电线或电缆；在易受电噪声干扰的现场需使用二芯屏蔽线（RWP2×0.5mm），屏蔽层应可靠地接在放大器盒内的接地螺丝上。