LU型智能涡街流量计
一、 产品概述
1、 概述
涡街流量仪表示根据卡门涡街理论，利用了流体的自然振动原理，以压电晶体或差动电容作为检测部件而制成的一种速度式流量仪表。
该仪表具有无可动部件、测量范围度大、介质适应性广、测量精度高、检定周期长、传输信号距离远、压力损失小、结构简单、运行可靠、使用寿命长、安装维护方便等许多显著优点。可广泛应用于石油化工、冶金机械、食品、造纸，以及城市管道供热、供水、煤气等行业的各种液体、气体、蒸汽等单项流体的工艺计量和节能管理。
2、 产品特点
★ 采用抗机械震动，抗冲击和抗赃污的结构新设计。
★ 采用最先进的集成电路，信号处理精度高，高抗干扰性，可靠性高。
★ 可选用加宽量程型号，获得优越的小流量性能和扩宽的流量范围。
★ 可选用电容式流量计，抗震性能好，最高测量温度达到400℃。
可选用潜水型流量计，允许长期浸泡在水中工作。
二、 测量原理
涡街流量计石油设计在刘场中的旋涡发生体、检测滩头及相关的电子线路等组成。当液体流经三角柱形旋涡发生体时，它的两侧就成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门旋涡。斯特罗哈尔在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率流体的流速式中：
ｆ―――――――――――――――涡街发生频率（Ｈｚ）
ｖ―――――――――――――――旋涡发生体两侧的平均流速（ｍ／ｓ）
Ｓｔ――――――――――――――斯特罗哈尔系数（常数）
这些交替变化的旋涡就形成了一系列替变化的负压力，该压力作用在检测绳深上，便产生一系列交变电信号，经过前置放大器转换、整形、放大处理后，输出与旋涡同步成正比的脉冲频率信号（或标准信号）
三、 结构与技术参数
１、流量计的结构形式
流量计是由表体和检测放大器及连接这两部分的连接杆组成，表体及其组成部件和连接杆均由１Cr18Ni9Ti不锈钢材质制成，具有防腐耐用之优点；仪表根据安装方式不同分三种结构形式，分别是满管式、简易插入式、球阀插入式，结构形式如下图所示： 图２ 结构示意图
１、流量计的外形尺寸
图３
表１
|
参数 |
Ｈ |
Ｌ |
Ｄ |
|
公称通径（ｍｍ） |
|
25 |
335 |
75 |
88 |
|
40 |
335 |
75 |
88 |
|
50 |
335 |
80 |
88 |
|
65 |
345 |
80 |
105 |
|
80 |
355 |
80 |
121 |
|
100 |
365 |
80 |
148 |
|
125 |
382 |
90 |
175 |
|
150 |
395 |
100 |
196 |
|
200 |
425 |
110 |
260 |
|
250 |
450 |
120 |
310 |
|
300 |
475 |
130 |
360 |
２、流量计的技术参数
★ 测量介质：液体、气体、蒸汽
★ 测量范围：（见表2）
★ 公称通径：（见表2）非标产品可根据用户要求特殊定做
★ 温度范围：压力式 -40℃~350℃ 电容式 -60℃~400℃
★ 压力规格：PN1.6Mpa；PN2.5Mpa；PN4.0Mpa，更高的压力规格可特殊定做
★ 范围损失系数：Cd≥2.6
★ 系统测量精度；液体、气体 示值±1%
蒸汽 示值±15%
插入式流量计 示值±2.5%
★ 供电压力；传感器＋12VDC、＋24VDC
变送器＋24VDC
现场显示型 仪表自带3.6锂电池
★ 输出信号：传感器 脉冲频率信号0.1～3000Hz 低电平≤1V高电平≥ 6V
变送器 两线制4~20mADC电流信号
★ 允许振动加速度：压电式≤0.2g 电容式≤1.0g
★ 环境温度：-40℃~55℃（非防爆场所） -20℃~55℃ （防爆场所）
★ 环境湿度：相对湿度5~85%
★ 大气压力：86~106Kpa
★ 信号远传距离：≤500m
★ 信号线接口：内螺纹M20×1.5
★ 防爆等级：iaIICT2-T5
★ 防护等级：普通型IP65 潜水型IP68
★ 仪表材质：转换器外壳采用铝合金，表体部分采用1Cr18Ni9Ti，也可根据用户要求采用特殊材质，
表2
|
结构形式 |
通径（mm） |
工况流量范围（m3/h） |
|
液体 |
气体 |
蒸汽 |
|
满管式 |
25 |
0.9-10 |
10-100 |
12-120 |
|
40 |
2.5-26 |
25-250 |
30-300 |
|
50 |
3.5-38 |
40-400 |
50-500 |
|
65 |
5.2-65 |
68-680 |
85-850 |
|
80 |
8-100 |
100-100 |
120-1200 |
|
100 |
12-150 |
160-1600 |
190-1900 |
|
125 |
20-250 |
230-2300 |
280-2800 |
|
插入式 |
150 |
32-380 |
380-3800 |
440-4400 |
|
200 |
50-620 |
670-6700 |
790-7900 |
|
250 |
80-1150 |
1060-10600 |
1200-12000 |
|
300 |
120-1300 |
1540-15400 |
1780-17800 |
|
400 |
180-2700 |
2700-27000 |
3200-32000 |
|
500 |
280-4200 |
4240-42400 |
4950-49500 |
|
600 |
410-6100 |
6100-61000 |
7100-71000 |
|
800 |
720-10800 |
10850-108500 |
12660-126600 |
|
1000 |
1130-16900 |
17000-170000 |
20000-200000 |
|
1200 |
1630-24400 |
24400-244000 |
28500-285000 |
|
1500 |
2550-38000 |
38200-382000 |
44500-445000 |
四、 流量计的型谱
|
LUGB(E)□□-□-□□-□ 压电式/电容式涡街流量计行谱 |
|
安装方式 |
1
2
3 |
法兰卡装式 |
|
简易插入式 |
直径≥250mm可做插入式流量计 |
|
球阀插入式 |
|
|
被测介质 |
2 |
液体 |
|
3 |
气体 |
|
4 |
蒸汽（250℃） |
|
5
6 |
高温（350℃以下）高压蒸汽
特高温（400℃以下）蒸汽（电容式） |
|
公称通径（mm） |
-02
-04 |
25
40 |
|
-05 |
50 |
|
-06 |
65 |
|
-08
-10
-12
-15 |
80
100
125
150 |
|
-20 |
200 |
|
-25 |
250 |
|
-30
-40
：
-150 |
300
400
：
1500 |
|
介质压力 |
|
1.6Mpa |
|
-2
-4 |
2.5Mpa |
|
1.0Mpa以上 |
|
输出信号 |
脉冲频率信号
D 4-20mADC标准信号 |
|
特殊规格 |
-F |
分体式 |
|
-B |
本安防爆型 |
|
-N |
耐腐蚀型 |
|
-Q |
潜水型 |
|
-X |
现场显示型 |
|
|
|
|
|
|
|
|
型谱举例：
125口径压电式法兰卡装型涡街流量变送器，测量介质蒸汽，温度220度，压力0.8Mpa，仪表型号为LUGB24-12-D。
五、 流量计的选型
仪表的选型是仪表应用中非常重要的工作，选型的正确与否直接影响仪表的计量精度。因此，必须正确对仪表进行选型，具体的选型方法可参考以下几条：
根据被测介质的管道通径大小选型，若被测介质的流量范围在表2所列的范围之内，则选择与公称通径相同的流量计即可；若被测介质的流量范围不再表2所列的范围之内，则选择介质流量范围与表2所列范围包容的流量范围所对应的公称通径流量计，如果同时有多个选择，则应选择最大满足下限流量要求的流量计。
★ 涡街流量计所提供的流量范围均是指工作状态下的体积流量范围，如果仅知道被介质的质量流量或者标状况下的体积流量，则应先换算为工况下的体积流量，再与表2给定的流量范围相对照。
有质量流量换算工况下的体积流量按下式换算：
Qv=Qm/ρ
式中：Qv工况下的体积流量（m3/h）
Qm工况下的质量流量（Kg/h）
ρ工况下的介质密度（Kg/m3）
由标准状况（P=0.101325Mpa，t=20℃）下的体积流量转换为工况下的体积流量按下式换算：
|
Qv= |
0.11011325(273.15+T)Qb |
|
293.15(0.10132+P) |
式中：Qv工况下的体积流量（m3/h）
Qm工况下的质量流量（Kg/h）
P工况下的介质密度（Kg/m3）
T介质的工作温度（℃）
★ 当被测介质为液体时，为了防止气蚀，应使通过流量计的介质压力符合下世要求：P≥2.6△Ｐ+1.25P s(pa)
式中：△Ｐ-介质通过传感器的压力损失（pa），以下式计算
△Ｐ=1.2Pv2(pa)
式中：P工况下的介质密度（Kg/m3）
V被测介质的品均流速（m/s）
T被测介质工况压力
六、 流量计的安装
１、安装环境及条件
★ 流量计在室内、室外均可安装，特殊场所订货时请指出。
★ 流量计应用安装在与其公称通径相应的管道上，当测量液体时，必须保证管道内充满液体，因此介质流量必须是自下而上的。
★ 流量计应该尽可能的安装在没有机械振动管道的管道上，如果不得已安装时，可加装软管道过渡，或者在流量上下游2D处加装管道固定支撑点并加防震垫。
★ 流量计的安装位置应远离强电磁场源，如大功率变送、电动机等。
★ 流量计应避免安装在温度较高、受设备热辐射或含有腐蚀性气体的场所，若必须安装时需隔热通风措施。
２、直管段的要求：
为了保证流量的准确测量，管道内的流体必须是充分发展对称的稳流。
最佳的直管段要求如下：
★上游：10Ｄ （10倍管径）
★下游：5D （5倍管径）
如果流量计的上游有弯头、缩径、阀门等情形，则需要更长的直管段，具体情况（如图4所示）
图4仪表安装的直管段要求
１、 满管式流量计的安装步骤
★ 安开口尽寸的要求在管道上进行开口，具使开口的位置满足直管段的要求。
★ 将连接上法兰德整套流量计放入开好口的管道中。
★ 对两片法兰两边实行电焊定位。
将流量计拆下，将法兰按要求焊接好，并清理管道内所有凸出不分。
★ 在法兰德内槽内装上与管道通径相同的密封垫圈，将流量计装入法兰中间，并使流量计的流向标与流体方向相同，然后用螺栓连接好！
3、 插入式流量计的安装步骤
★ 在满足流量计直管段要求的安装点上开个φ100的圆缺。
★ 在φ109×4.5mm基座的下管段与管道上开好的圆缺焊接，基座焊接后目测不得有明显的歪斜。
★ 将测速探头插入管道中，调整好插入浓度，使测头中心与管道的中轴相吻合，测土中心线与管道中轴线的夹角不应大于5度，然后调整好方向使其与流体的流向相同。
★ 把法兰或球阀与焊接好的基座对接，用螺栓固定好。
5、流量计的组装如图5所示：
6、安装中应注意的事项
★流量计的安装必须按要求进行，避免因安装不当对仪表造成损伤，以及影响计量精度。
★流量计应尽量避免安装砸架空较长的管道上，由于管道的下垂容易造成流量计与法兰间的密封泄露，若必须安装时，须在计量的上下游2D处分别设置管道支撑点。
如果被测量介质需要进行温度压力补偿时（如蒸气、压缩空气），则测压点应在流量计下游约束~5D处，测量点应在流量计流量下游4~8D处（如图6所示）
图6温度压力测量点示意图
★ 在测量蒸气的管道中，为了防止转换温度（如图7所示）
为了方便观察和接线，流量计的表头在原有的位置上进行360度旋转，在调整好位置后，把锁紧螺母拧紧即可。如果流量计的表头安装方向朝下时，须用防水胶带把锁螺母缠绕密封好。
★ 母缠绕密封好。
图7 仪表保温
七、 安全注意事项：
１、正确的使用
★ 涡街流量计可以测量气体、液体、蒸气，但在不同的介质之间不通用；
★ 仪表制造者只对用户在正常操作条件下的仪表故障负责。
２、对安装、调试和操作仪表人员的要求
★ 安装着必须确保仪表示根据其电气连接图进行了正确的连接，并保证测量系统的良好；
★ 仪表的安装、电气连接、启动和维护必须由经过培训或授权的人员进行。操作人员在使用仪表前，必须仔细鱼肚本操作手册。
３、注意事项
本系列涡街流量计能够满足工业测量现场的各种安全要求，每台仪表在出厂前都进行了安全测试，仪表的设计和生产完全符合中华人民共和国行业标准《JB/T9249—1999涡街流量传感器》之规定。使用本仪表时请仔细阅读本操作手册的相关内容。
八、 流量计的电气连接
１、接线端子示意图及功能
|
端子编号 |
端子功能 |
|
1 |
传感器 |
24VDC |
|
2 |
+12V或24VDC |
- |
|
3 |
接地 |
空 |
|
4 |
接屏蔽线 |
接屏蔽线 |
２、仪表的接线步骤
★ 拧开表壳后盖
2.3变送器的参数设定
★ 按下右键，在同时按下中间键则进入设定状态，这时显示屏出现流量系数U的闪烁字，由此可通过左键的移位，中键对闪烁字的改变，右键的确认和翻页来依次完成流量系数（U），流量上限（FH），流量下限（FL）。阻尼系数（Lr）等参数的设定。
例如设定流量系数为123.45，首先进入设定状态，这时显示器显示U-XXXXXX，且第一位在闪动。按动中键时第一位显示1，接着按一下左键再按中键使第二位显示2，依次类推，直至最后一位设定完成。确认设定数字无误后，按一下右键进行确认，同时显示进入下一参数设定，当所有参数设定完成后，按右键，同时按一下中键就可退出设定状态，进入显示状态
★ 设定时出现的Hr-XXXXXX为，内部参数，无需调整。
★ 显示累积流量时连续按累计键五次，即可清零，在任意按其它键即重新累计；
★ 显示累积流量时连续按累计键五次，即可清零，在任意按其它键即重新累计；
说明：瞬时流量和累计流量的单位与设定的流量上、下限单位相同，流量下限以下的流量信号被切除。
2.4变送器不好开关的使用方法
变送器的信号处理器采用了三组拨码开关sw1、sw2、sw3，使用一电路适用于不同的口径、不同介质的变送器。对于不同径口和介质，根据下表（表6）把拨号开关SW1、SW2、SW3 对应的数字拨到ON即可，靠近信号线端子的拨码开关为SW1，中间的为SW2，剩下的为SW3。
2.5变送器的调试
★变送器在出厂前已经调试好了，一般不需要调整。
★变送器在管道无流量的情况下输出电流大于4mA,或者在流量不大时输出为4mA，这时需要调整信号放大器上的两个电位器W1，W2，顺时针方向调整灵敏度提高，逆时针方向调整降低，前者需要降低灵敏度，后者提提高灵敏度即可。
★在正常工作时，如果流量稳定，而输出电流不稳定，同样调理两个电位器，使输出电流相对稳定即可。
|
代号
口径 |
SW1 SW2 SW3 |
|
气、汽 |
液 |
气、汽 |
液 |
气、汽 |
液 |
|
25 |
1，5 |
3，7 |
1 |
5 |
1 |
4 |
|
40 |
2，6 |
3，7 |
2 |
6 |
2 |
4，5 |
|
50 |
2，6 |
3，7 |
2 |
6 |
2 |
6 |
|
65 |
2，6 |
3，7 |
2 |
6 |
1 |
6 |
|
80 |
2，6 |
3，7 |
3 |
6 |
3 |
7 |
|
100 |
2，6 |
3，7 |
1，3 |
6 |
1，3 |
7 |
|
125 |
2，6 |
3，7 |
2，3 |
6 |
4 |
7 |
|
150 |
2，6 |
3，7 |
4 |
6 |
5 |
8 |
|
200 |
3，7 |
3，7 |
4 |
7 |
4，5 |
7，8 |
|
250 |
3，7 |
4，8 |
4 |
7 |
6 |
7，8 |
|
300 |
3，7 |
4，8 |
4 |
7，8 |
6 |
7，8 |
３、现场显示涡街流量计的操作与调试
3.1概述
现场显示涡街流量计是最新研制开发的新一代智能现场流量仪表，仪表具有传感器和显示仪的双重功能，是合而为一的产品，可直接显示被测介质的瞬时流量和累积流量。
3.2显示面板与操作
显示窗内9位数字可依次显示累积流量、瞬时流量、频率等参数（见图10）。
在显示面板上从左到右有三个按键：左键在工作状态下显示累积流量，在参数设定状态下改变被个性数字（闪烁字）的位置；中键在工作状态下显示瞬时流量，在参数设定状态下使所修改的数字（闪烁字）循环递增；右键为内容键，在工作状态下可循环一次显示瞬时流量（F），频率（Fr），流量系数（U），介质密度（dEn），阻尼系数（Lr），流量下限（FL）等参数；在参数设定状态下确认和翻页的作用。
3.3参数显示格式及说明
|
提示符 |
内容 |
说明 |
|
F-- |
XXXXXX |
瞬时流量 |
|
Fr |
XXXXXX |
频率测量值 |
|
U- |
XXXXXX |
流量系数 |
|
dEn-- |
XXXXXX |
介质密度 |
|
Lr |
X.0000 |
阻尼系数（1—9） |
|
FL |
XXXXXX |
流量下限（小信号切除值） |
3.4参数设定
★先按下右键，再同时按下中键则进入设定状态，这时显示屏出现流量系数（U）的闪烁字，由此可通过左键的移位，中键对闪烁字的改变，右键的确认和翻页来一次完成流量系数（U），介质密度（dEn）,阻尼系数（Lr），流量下限（FL）等参数的设定。
例如设定密度为123.45，首先进入设定状态，这时显示器显示dEn-XXXXXX，且第一位在闪动，按动中键是第一位显示1，接着按一下左键（移至第二位，次进第二位闪动），按中键是第二位显示2，依次类推，直至最后一位设定完成，确认设定数字无误后，按下右键进入确认，同时显示进入下一参数设定，当所有参数设定完成后，按右键，同时按下中键可退出设定状态，进入显示状态！
★ 累计量清零：设定Un（内部参数）004321即可
★ 自动循环显示：设定Un（内部参数）001234即可
说明：瞬时流量和累积流量的单位与设定的流量上、下限单位相同，流量下限以下的流量信号被切除。
3.5拨码开关的使用方法
现场显示涡街流量计也采用了拨码开关是同一电路适用于不同口径、不同介质的流量计，关于拨码开关的使用方法参见本单2、4及表6中内容。
3.6；流量计采用了计算公式
★被测介质工况体积流量Q按下式计算：
Q=3600×f
其中 F为流量计的输出脉冲频率
K为流量计的仪表系数
★被测介质为蒸汽或者液体介质时，将工况体积流量换逢成质量流量按下式计算：
M=Q×ρ/（T/h）
其中ρ（Kg/M3）为被测介质密度
★被测介质为压缩空气等气体介质时，将工况体积流量换算成状况（P=0.10136Mpa；t=20℃）体积流量按下式计算：
Q=
其中P（Mpa）为被测介质在工况的表压力
3.7流量计的调试
流量计在出厂前已经调试好，一般不需要调整。如果需要调整参照本章传感器的调试的相关内容。
十、故障排除与日常维护
1、故障排除
仪表在生产过程中，每一台都经过了严格的质量检验，最后一步是实流标定。如果仪表在使用过程中不能正常工作，请按照以下步骤进行检察。
1、1检测点所连接
★检测仪表的电源接线端子是否连接正确，是否有电压？
★检测线路连接是否正确？
★检察回路负载和电源极性。
1、2检测安装状况
★在管道上安装仪表时是是否遵循了相应的安装要求？
★流来那个是否低于正常的工作范围？
★密封垫口径与管道通径是否相同？
★接地是否良好？
★有无突入到管道内的部件？
★管道内是否有结垢现象？
在强震动应用场合，如果管道内没有流量而仪表仍有输出显示，则可调整信号放大器的灵敏度变小。但应注意，旋转不要过度，否则将造成小流量信号丢失，使测量的下限流量提高，影响测理精度。
2、日常维护
涡街流量计无可动部件，维护量小，正常情况下无须维护，但当被测介质较脏或易结垢时，应定期清洗流量计内壁，清洗时应保护好漩涡发生体及检测探头，注意不要碰伤其表面与棱角。
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