智能涡街流量计说明书.docx
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智能涡街流量计说明书
一、概述
涡街流量计是根据卡门涡街理论，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。
该仪表采用独特的差动技术，配合隔离、屏蔽、滤波等措施，克服了同类产品抗震性差、小信号数据紊乱等问题，并采用了独特的检测探头封装新技术和防护措施，保证了产品的可靠性。
产品有管道式和插入式两种结构型式，每种型式都有高温、高压、防腐、防爆、温压补偿一体型等规格，又有整体和分体结构，以适应不同的测量介质和安装环境。
该仪表具有量程比宽，精度高，安装维护方便和介质适应性广等一系列优点。
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、煤气等行业的各种低黏度液体、气体、蒸汽等单相流体的工艺计量和节能管理。
二、工作原理
涡街流量计根据卡门涡街理论，在流体中设置旋涡发生体，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涡街。
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与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系式：
f=St×V/d
式中:
f涡街发生频率（Hz）
St斯特罗哈尔系数（常数）
d旋涡发生体迎流面宽度
V旋涡发生体两侧的平均流速（m/s）
图1
这些交替变化的旋涡就形成了一系列交替变化的负压力，该压力作用在检测探头上，便产生一系列交变电信号，经过检测放大器转换、整形、放大处理后，输出脉冲频率信号，或进一步转换成与流量成正比的4~20mA.DC标准电流信号。
三、基本特点
●安装简便，维护十分方便。
●应用范围广，压力损失小，运行费用低。
●结构简单牢固，无可动部件，使用寿命长。
●采用抗机械振动，抗冲击和抗脏污的结构新设计。
●从检测探头到运放电路实现了高度的互换性和通用性。
●可现场显示，也可远距离传输，还可与计算机控制系统联网。
●检测元件不直接接触测量介质，尤其适合恶劣环境下的流量测量。
●操作简单，全部参数设定和调试在出厂前已完成，一般通电后即可正常工作。
●在一定雷诺数范围内，输出信号不受被测介质物理性质和组分变化的影响，仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关，调换配件后一般无须重新标定仪表系数。
四、技术参数
●测量介质：
液体、气体、蒸汽
●测量范围：
（见表1）
●公称通径：
（见表1）非标产品可根据用户要求特殊定做
公称通径
（mm）
工况流量范围（m³/h）
液体
气体
蒸汽
15
0.8－8
5－50
6－60
20
1.2－12
6－60
7－70
25
1.8－18
9－90
10－100
32
2.2－22
14－140
16－160
40
2.8－28
20－200
23－230
50
3.8－38
30－300
35－350
65
6.2－62
50－500
58－580
80
13－130
80－800
95－950
100
20－200
100－1000
120－1200
125
30－300
150－1500
175－1750
150
50－500
200－2000
230－2300
200
100－1000
400－4000
460－4600
250
150－1500
600－6000
700－7000
300
200－2000
1000－10000
1200－12000
350
300－3000
1500－15000
1750－17500
400
350－3500
1800－18000
2100－21000
450
420－4200
2100－21000
2500－25000
500
500－5000
2500－25000
3000－30000
600
700－7000
3200－32000
3800－38000
700
950－9500
4900－49000
5700－57000
800
1200－12000
6400－64000
7500－75000
900
1600－16000
8100－81000
9500－95000
1000
2000－20000
10000－100000
12000－120000
1200
2900－29000
14000－140000
16000－160000
1400
4000－40000
19000－190000
22000－220000
1600
5000－50000
25000－250000
29000－290000
1800
6500－65000
32000－320000
37000－370000
2000
8000－80000
40000－400000
47000－470000
2200
9800－98000
48000－480000
56000－560000
2500
12500－125000
62000－620000
72000－720000
●温度范围：
压电式-10℃~350℃电容式-20℃~500℃
●压力规格：
PN1.6Mpa、2.5Mpa、4.0Mpa更高压力规格可特殊定做
●范围度：
正常范围1：
10扩展后范围1：
15
●压力损失系数：
Cd≤2.6
●系统测量精度：
液体、气体示值的±1%
蒸汽示值的±1.5%
插入式流量计示值的±2.5%
●供电电压：
三线制脉冲输出+12VDC、+24VDC（可选）
两线制电流输出+24VDC
现场显示型仪表自带3.6V锂电池
●输出信号：
脉冲频率信号0.1~3000Hz低电平≤1V高电平≥6V
两线制4~20mA.DC电流信号
三线制4~20mA.DC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：
普通型-30℃~65℃
防爆型-25℃~50℃
现场显示型-10℃~50℃
●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：
ExibⅡCT2-6
●防护等级：
普通型IP65潜水型IP68
●仪表材质：
仪表外壳采用铝合金，表体部分采用不锈钢材质,也可根据用户要求采用特殊材质。
五、结构形式与外形尺寸
公称
通径
DN
表体
长度
L
仪表
高度
H
连接法兰（GB/T9119-2000）
连接螺栓（GB/T5780-2000）
配用无缝
钢管规格
法兰
外径
螺栓
孔距
法兰
厚度
螺栓
孔径
螺栓
数量
螺栓规格
15
130
370
95
65
14
14
8
M12×60
φ18×1.5
20
130
370
105
75
16
14
8
M12×60
φ25×2.5
25
150
370
115
85
16
14
8
M12×60
φ32×3.5
32
150
370
140
100
18
18
8
M16×70
φ38×3
40
150
370
150
110
18
18
8
M16×70
φ45×2.5
50
170
370
165
125
20
18
8
M16×70
φ57×3.5
65
170
380
185
145
20
18
8
M16×70
φ76×5
80
200
390
200
160
20
18
16
M16×70
φ89×4.5
100
220
400
220
180
22
18
16
M16×80
φ108×4
125
220
410
250
210
22
18
16
M16×80
φ133×4
150
270
430
285
240
24
22
16
M20×80
φ159×4.5
200
310
450
340
295
26
22
24
M20×90
φ219×9
250
370
480
405
355
28
26
24
M24×100
φ273×10
300
400
500
460
410
32
26
24
M24×100
φ325×12
法兰卡装式法兰连接式
DN
L1
L2
D
H
配无缝钢管
15
72
90
95
370
φ18×1.5
20
72
90
105
370
φ25×2.5
25
72
90
110
370
φ32×3.5
32
72
90
114
370
φ38×3
40
72
90
150
370
φ45×2.5
50
80
102
165
370
φ57×3.5
65
80
102
185
380
φ76×5
80
84
106
200
390
φ89×4.5
100
84
110
220
400
φ108×4
125
94
120
250
410
φ133×4
150
94
124
285
430
φ159×4.5
200
110
144
340
450
φ219×9
250
122
164
405
480
φ273×10
300
140
186
460
500
φ325×12
350
154
206
520
530
φ377×12
400
168
226
580
550
φ426×12
450
182
248
640
580
φ480×14
500
196
270
715
600
φ530×14
注：
常用无缝钢管直径为公制钢管直径，如采用英制钢管，需在定货单上注明。
六、型号与规格
表3
LUGB（E）□□-□-□□□-□□压电/电容式涡街流量计型谱表
安装
方式
2
法兰卡装式
3
法兰连接式
4
管道对焊式
5
固定插入式
6
球阀插入式
测量介质
2
液体
3
气体
4
蒸汽
公称通径
-XXXX
流量计公称通径用2-4位阿拉伯数字表示
例如：
DN200用200表示
输出类型
-2
脉冲频率信号无显示
-3
脉冲频率信号带显示
-4
电池供电现场显示型
-5
两线制4~20mA信号无显示
-6
两线制4~20mA信号带显示
-7
两线制4~20mA信号带HART通讯
-8
三线制4~20mA信号带显示
-9
三线制4~20mA信号带RS485通讯
温度规格
2
-20℃～50℃
3
50℃～250℃
4
250℃～350℃
5
350℃～500℃（仅电容式）
压力规格
2
1.6Mpa
3
2.5Mpa
4
4.0Mpa
5
更高压力规格
补偿类型
-P
带一体化压力补偿
-T
带一体化温度补偿
-PT
带一体化温度、压力补偿
特殊类型
F
分体式
Q
潜水型
N
耐腐蚀型
A
本安防爆型
D
不断流检修型
型谱举例：
65口径电容式法兰卡装型两线制涡街流量变送器，带一体化温度、压力补偿，测量介质蒸汽，温度200度，压力0.8Mpa，分体式安装，仪表型号为LUGE24-65-632-PTF
七、选型
流量计的选型是一项非常重要的工作，正确的选型是流量计能正常工作的前提条件，统计表明流量计70%的故障是由于选型错误或安装不当造成的。
因此，必须正确对流量计进行选型，具体的选型方法可参照以下几条：
流量计的选型可以对照型谱表（表？
？
？
）来进行，通过确定安装方式、测量介质、公称通径、温度规格、压力规格、输出类型等参数来完成对仪表的选型，下面主要介绍一下公称通径的选择方法。
公称通径的选择主要是根据测量介质在工作状况下的流量范围从表1中查表选择的，测量介质的流量范围必须在参比介质的流量范围之内，否则不能使用，最佳是处于参比介质流量范围的1/2-2/3处。
如果选择的通径与管道内径不一致，则需要采用缩管或扩管变径，切不可认为流量计的公称通径与管道内径一致就一定合适。
表1所提供的参比介质的流量范围是指工作状况下的体积流量范围，如果仅知道测量介质的质量流量或者标准状况下的体积流量，则应先换算成工况下的体积流量，再与表1给定的流量范围相对照。
由质量流量换算工况下的体积流量按下式计算：
Q=M/ρ
式中：
Q工况下的体积流量（m³/h）
M工况下的质量流量（Kg/h）
ρ工况下的介质密度（Kg/m³）
由标准状况下的体积流量换算工况下的体积流量按下式计算：
式中：
Qv工况下的体积流量（m³/h）
Qb标况下的体积流量（m³/h）
P介质的工作压力（表压MPa）
T介质的工作温度（℃）
如果测量介质的工况密度与参比介质的工况密度差别较大时，则需要重新计算该介质的工况流量范围，再与表1给定的流量范围相对照。
式中：
Q测量介质的工况体积流量（m³/h）
Q0表1给定的工况下的体积流量（m³/h）
ρ0参比介质的工况密度（Kg/m³）
ρ测量介质的工况密度（Kg/m³）
表1给定的参比介质是三种典型介质在特定条件下适应的数据：
●液体介质为水：
T=20℃ρ=1000Kg/m³
●气体介质为空气：
T=20℃P=0.10MPa（绝压）ρ=1.205Kg/m³
●蒸汽为过热蒸汽：
T=188℃P=0.38MPa（绝压）ρ=2.2769Kg/m³
当测量介质为液体时，为了防止气蚀，应使通过流量计的介质压力符合下式要求：
P≥2.6△P+1.25Ps（Pa）
式中：
△P介质的压力损失（Pa），以下式计算：
△P=1.2ρV²（Pa）
P流量计下游3.5-7.5D处最小压力（Pa）
V介质的平均流速（m/s）
Ps工作温度下液体的饱和蒸汽绝对压力（Pa）
选型举例
某车间蒸汽管道直径为150mm，每小时用3-8吨饱和蒸汽，压力表显示工作压力为0.8MPa，现选用涡街流量计对该车间进行蒸汽计量，试选择合适的流量计型号。
计算：
a.查饱和蒸汽密度表得该工作压力对应的蒸汽密度为4.66Kg/m³
b.管道最大工况体积流量为：
Qv=M/ρ=8000/4.66=1717（m³/h）
同理：
最小流量为643m³/h
c.查表1，150口径流量计工况下蒸汽的流量范围为230-2300m³/h。
显然，计算出的体积流量范围满足150mm口径流量计的流量范围，因此，选用与管道公称通径相同口径的流量计是合适的。
d.查饱和蒸汽密度表得该工作压力对应的蒸汽温度为175℃，小于250℃，所以选用涡街流量计型号为LUGB24-150-232。
八、安装
1、安装的要求
1、1对环境的要求
●流量计的周围需有充裕的空间，以便安装接线和日常维护。
●流量计最好装在室内，必须安装在室外时应有防潮和防晒措施。
●流量计应避免安装在有强电磁干扰的场合，接线的位置要远离电噪声。
●流量计应避免安装在环境温度较高、受设备热辐射或含有腐蚀性气体的场所，若必须
安装时，须有隔热通风措施。
1、2对直管段的要求
为了保证准确的测量，流量计的上游侧和下游侧必须有足够长的直管段，上游流动分布尽
可能不受干扰，如果有控制和节流装置最好装在下游。
直管段长度用流量计口径D的倍数来表示，上游侧和下游侧最小的直管段要求如下：
●上游侧：
10D（10倍口径）
●下游侧：
5D（5倍口径）
流量计的上游如有弯头、缩径、扩径、阀门等情形，则需要更长的直管段，具体情况如表？
？
？
和图？
？
？
？
所示。
表4
序号
典型管道形式
上游直管段长度
下游直管段长度
14
同心渐缩管
≥15D
≥5D
2
同心渐扩管
≥25D
3
一个90º弯头
≥20D
4
同一平面有两个90º弯头
≥25D
5
有流量、压力调节阀
≥50D
6
不同平面有两个90º弯头
≥40D
渐缩管渐扩管
同一平面有两个90º弯头不同平面有两个90º弯头
流量调节阀一个90º弯头
图9典型管道形式
1、3对配管的要求
流量计安装点的上下游配管的内径（DN）应与流量计的口径（D）相同，其应满足下式的要求：
0.98D≤DN≤1.05D
配管应与流量计同心,同轴偏差应不大于0.05DN；流量计与法兰间的密封垫不能凸入管道内，密封垫内径可比流量计口径略大。
1、4对旁通管道的要求
为了便于维护、检修流量计，最好为流量计安装旁通管道；在需要定期清洗的管道上或者流量计的测量介质不能为检修流量计而停供的情况下，必须安装旁通管道。
1、5对管道振动的处理
流量计应避免安装在有机械振动的管道上，若不得已要安装时，必须采取减振措施，可
加装软管过渡，或者在流量计上下游2D处加装管道固定支撑点并加防震垫。
2、流量计的安装形式
图10
3、流量计的组装
图11
4、流量计的安装
4、1法兰卡装式安装
●按开口尺寸的要求在管道上开口，且使开口的位置满足直管段的要求；
●对焊割口进行打磨平整后，将连接上法兰的整套流量计放入开好口的管道中；
●对法兰与管道进行点焊定位，并确保法兰与管道的垂直度；
●将流量计取下，把法兰按要求焊接好，并清理管道内所有凸出部分；
●在法兰的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，流量计的流
向标应与流体方向相同，然后用螺栓紧固好。
4、2法兰连接式安装
●按开口尺寸的要求在管道上开口，且使开口的位置满足直管段的要求；
●对焊割口进行打磨平整后，把配套法兰装在管道上；
●把流量计放在两片法兰之间，调整好表头的方向，并使螺栓孔对正；
●对法兰与管道进行点焊定位，并确保法兰与管道的垂直度；
●将流量计取下，把法兰按要求焊接好，并清理管道内所有凸出部分；
●将流量计和密封垫圈装入法兰中，密封垫圈不能凸入管道内，流量计的流向标应与流体方向相同，然后用螺栓紧固好。
4、3管道对焊式安装
●按开口尺寸的要求在管道上开口，且使开口的位置满足直管段的要求；
●对焊割口进行打磨平整后，把流量计装入管道中，流量计的流向标应与流体方向相同；
●对流量计的两端与管道进行点焊定位，并确保流量计与管道水平对正；
●对两个焊口进行焊接，焊接应间歇进行，以免焊接产生的高温损坏流量计。
4、4固定插入式安装
●在满足流量计直管段要求的安装点上开个Φ100的圆缺；
●用Φ109×4.5mm基座的下管段与管道上开好口的圆缺焊接，基座焊接后目测不得有
明显的歪斜；
●将检测探头插入管道中，然后调整好流向标使其与流体的流向相同；
●把配套的压盘与焊接好的基座对接，用螺栓紧固好。
4、5球阀插入式安装
●在满足流量计直管段要求的安装点上开个Φ100的圆缺；
●用Φ109×4.5mm基座的下管段与管道上开好口的圆缺焊接，基座焊接后目测不得有
明显的歪斜；
●把球阀与焊接好的基座对接，用螺栓紧固好；
●将检测探头通过球阀插入管道中，调整好插入深度使测头中心与管道的中轴想吻合，
测头中心线与管道中轴线的夹角不应大于5度，然后调整好流向标使其与流体的流向相同；
●把流向标下的盘根压盘的紧固螺丝上紧，确保密封可靠。
4、6铂电阻和压力变送器的安装
●如果被测介质需要进行温度压力补偿时（如蒸汽、压缩空气），则需要加装PT100铂
电阻和压力变送器。
●PT100铂电阻应安装在流量计下游4~8D处，在选好的位置上开一个25mm圆孔，把
铂电阻底座垂直或倾斜焊在开好的圆孔上，把铂电阻装在底座上并确保密封可靠无泄漏。
压力变送器应安装在流量计下游3~5D处，在选好的位置上开一个20mm圆孔，把弯管的一头垂直焊在开好的圆孔上，把配套阀门拧在弯管的另一头上，阀门的上端装上压力变送器，阀门的两端应密封可靠确保无泄漏。
如果测量高温介质应提前把弯管灌上水，防止因温度过高损伤压力变送器。
图12温度、压力安装点示意图图13正确保温图
2、安装方式
5、注意事项
●新的管线在安装仪表之前，必须进行吹管清洗，防止管道内可能存在的异物损坏仪表。
●法兰与管道点焊定位后应卸下流量计，不能带着流量计焊接。
●涡街流量计可以测量液体、气体和蒸汽，但不同介质之间不通用；同种介质又分为不同的温度区间，不同区间之间也不通用。
●流量计应尽量避免安装在架空较长的管道上，由于管道的下垂容易造成流量计与法兰
间的密封泄漏。
若必须安装时，须在流量计的上下游2D处分别设置管道支撑点。
●在测量蒸汽的管道中，为了防止转换器温度过高，仪表连接杆至少一半不要保温（如
图6所示）。
●为了方便观察和接线，流量计的表头在原有的位置上可进行360度旋转，在调整好位
置后，把锁紧螺母拧紧即可。
为了防止水汽从锁紧螺母处进入壳体，必要时须用防水胶带把琐紧螺母缠绕密封好。
九、接线与投用
1、接线要求
●流量计与显示仪表或计算机连接时，应使用屏蔽电缆线。
●在高温或低温的环境中，要采用适合于现场温度环境的屏蔽电缆线。
●当使用现场空气中含油、溶剂或其他腐蚀性气体或液体，应采用适合于这种现场的屏蔽电缆线。
●将屏蔽电缆的屏蔽层连到流量计外壳上，并将外壳使用专用接地线接地，接地电阻不大于100Ω，且不可与强电源的保护地线共地；对于本安型仪表，接地线电阻不大于1Ω，接地极电阻应不大于4Ω。
●连接流量计的屏蔽电缆走向，应远离有强电磁场干扰的场合，绝对不允许与高压电缆
一起敷设。
屏蔽线应尽量缩短，且不得盘卷，以减少分布电感。
●连接导线长度一般限制在200米之内，传输距离超过200米，对脉冲输出的仪表应通过实地接线试验，保证线路的衰减和引入的干扰不影响仪表的正常工作。
2、接线示意图
当流量计输出三线制脉冲信号时，所需电源为12V（或24V）±10%，连接信号线可采用AVPV3×0.5mm的三芯屏蔽电缆，脉冲输出回路的最小负载电阻为10KΩ，最大电容为0.22μF,屏蔽线的电阻必须小于50Ω。
三线制脉冲信号接线示意图
当流量计输出二线制4~20mA.DC电流信号时，所需电源为24V±10%，连接信号线可采用PVC绝缘电缆，有电磁干扰的场所需使用AVPV2×0.5mm的两芯屏蔽电缆，输出回路的最大负载电阻为600Ω（包括电缆线的电阻）。
3、接线步骤
●拧开表壳后盖，将信号线从防水接头送入。
●按照接线图示正确接线。
●将防水接头拧紧，并保证线缆在进入防水接头之前必须向下压弯，以确保水汽不会顺
着线缆进入壳体内（如图14所示）。
图14
4、仪表投用
●流量计投用前应检查安装是否符合要求，确保介质流向与流向标方向一致；
●检查电气连接，确保连线
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