渦街流量計

一、 產品特點

LUGB系列渦街流量計主要用于石油、化工、冶金、電力、供熱等行業和市政建設、環保工程封閉管道中各種液體、氣體和蒸汽的流量計量和檢測控制。可輸出脈沖頻率信號或（4~20）mA標準電流信號，配以相應的工業自動化儀表，可顯示瞬時和累積流量，實現流量計量和自動控制等多種功能。具有量程寬、精度高、壓力損失小等特點，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等物理參數的影響。儀表常數長期穩定，可靠性高，幾乎無須維修。

二、工作原理

渦街流量傳感器是根據卡門渦街原理研制成的一種流體振蕩型流量儀表。在流體中插入一個斷面為非流線型柱狀物體時，在柱體后部兩側會產生兩列交錯排列的旋渦。旋渦分離的頻率與流速成正比，與柱體的寬度成反比，可以用公式f=St×V/d表示。式中f：旋渦分離頻率，St：斯特勞哈爾數（無量綱），V：柱體側面的流速，d：柱體的迎流面寬度。斯特勞哈爾數St與雷諾數Re函數關系中的線性部分即是渦街流量計的線性測量范圍。檢測出旋渦的分離頻率f即可求得管內流體的流速，再由流速求出瞬時體積流量。流過單位體積流體對應的脈沖數稱為儀表系數（K系數，次/升）。流量Q與頻率f的關系為Q=f/K。式中Q：瞬時流量（升/秒），f：頻率（Hz），K：儀表系數（次/升）。

三、型號命名

   LUGB-□□□□-□□□□

四、主要技術參數

表一

五、流量范圍

（一）液體和工況氣體的流量范圍見下表：

（二）飽和蒸汽的質量流量范圍見下表：

表三                                                                            流量單位：kg/h

（三）過熱蒸汽的質量流量范圍見下表：

表四

ρ為過熱蒸汽工況密度。過熱蒸汽的上限流速一般不應大于70m/s。

注1：傳感器在不同流量下的壓力損失可按下式計算：

式中：ΔP：壓力損失（Pa）

ρ：被測介質工況密度（kg/m3）

v：管內平均流速（m/s）

注2：被測介質為液體時，為防止氣化或氣蝕現象，應使工作狀態下傳感器內的壓力滿足下式要求：

P>2.6ΔP+1.25Pb

式中：P：被測介質壓力（Pa）

     Pb：被測介質工作溫度下對應的飽和氣體壓力（Pa）

六、流量計口徑和可用流量范圍的確定

   （一）氣體、液體

渦街流量計的上限流量一般不受介質壓力、溫度等的影響，下限流量則取決于介質的工況密度和粘度。因此，確定流量范圍實際上是確定實際可用的下限流量。*工作流量處于傳感器量程的1/2~2/3處。

步驟一：根據實際使用流量查表二初步確定流量計口徑。常用流量宜選擇在流量上限的50%~70%。注意氣體是指工況流量，如為標況流量請用理想氣體狀態方程將其換算成工況流量（公式1）。

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

式中：Q：工況流量

     QN：標況流量

     PN：標準大氣壓（0.101325MPa）

     P：工況下介質壓力（表壓+大氣壓）

     T：工況下介質溫度［（273.15+t）K］

     t：工況下介質溫度（℃）

    TN：標況溫度（273.15K）

注意：如用戶標準狀態是指溫度為20℃，壓力為101325Pa，則TN=293.15K。

步驟二：按公式2計算由介質工況密度決定的下限流量 Qρ。

式中：Qρ：工況密度下介質的可測下限流量

     Q0：表中所列的水或空氣的下限流量（液體查水，氣體查空氣）

     ρ0：參比介質的密度，水為1000kg/m3，空氣為1.205 kg/m3

     ρ：被測介質工況密度

介質密度較大時，可測流量下限較低。

步驟三：按公式3計算由介質工況運動粘度決定的下限流量 Qν。

　　　　　　Qν= Q0×ν/ν0……….公式3

式中：Qν：工況運動粘度下介質的可測下限流量

     Q0：表中所列的水或空氣的下限流量（液體查水，氣體查空氣）

     ν：被測介質工況運動粘度

     ν0：參比介質的運動粘度，水為1×10-6m2/s，空氣為15×10-6m2/s

運動粘度與動力粘度的換算公式如下：

              ν=η/ρ………………..公式4

式中：ν：運動粘度，單位 cSt （mm2/s）

      η：動力粘度，單位 cP （mPa·s，g/m·s）

      ρ：密度，單位 g/cm3

介質運動粘度較小時，可測下限流量較低。

步驟四：比較Qρ和Qν，確定可用下限流量和線性下限流量。

若Qρ＜Qν，可測流量范圍是Qρ~Qmax，線性流量范圍是Qρ~Qmax；

若Qρ≥Qν，可測流量范圍和線性流量范圍都是Qρ~Qmax。

Qmax是指表中規定的上限流量。液體的zui大流速一般應小于7m/s，氣體的zui大流速一般應小于70m/s。

高粘度液體的線性下限流量比水要高出很多，如要求下限流量較低，則不適合使用渦街流量計。

（二）蒸汽

測量蒸汽時，如要測量蒸汽的質量流量，必須與測溫和測壓元件共同組成質量流量測量系統。測量飽和蒸汽，應加裝鉑電阻或壓力變送器（其中之一）；測量過熱蒸汽，應同時加裝鉑電阻和壓力變送器（兩者都要）。

方法一：根據蒸汽參數直接查表選擇流量計口徑。

方法二：由公式4計算得出某一口徑流量計對應各種工況蒸汽的流量范圍。

步驟一：由表查出相應口徑流量計的空氣流量范圍。

步驟二：根據蒸汽的壓力溫度參數，查有關資料得到蒸汽的密度。

步驟三：由公式4計算流量計的下限流量。

    式中：Q，ρ：被測蒸汽的流量和密度

   Q0，ρ0：參比空氣的流量和密度（1.205kg/m3）

步驟四：確定上限流量。蒸汽的上限流速應小于70m/s。

用戶也可查表三得知不同口徑流量計測飽和蒸汽的流量范圍，或者將過熱蒸汽的密度代入表四算出不同口徑流量計測過熱蒸汽的流量范圍。

測量蒸汽的質量流量時,傳感器必須與測溫和測壓元件共同組成質量流量測量系統。測量飽和蒸汽，應加裝鉑電阻或壓力變送器（其中之一）；測量過熱蒸汽，應同時加裝鉑電阻和壓力變送器（兩者都要）。

七、儀表結構及外形尺寸

法蘭卡裝型尺寸表：

表五                                                                           mm

法蘭連接型尺寸表：

表六                                                                   mm

八、安裝注意事項

（一）安裝的基本要求

1.對直管段要求傳感器上游側和下游側應留有較長的直管段，直管段長度隨管道狀況不同而異。不同管道條件下，直管段的安裝要求見表七。對配置的要求：

對配管的要求

安裝傳感器的管道內徑須和傳感器內徑*，滿足0.98DN≤D≤1.05DN（DN為傳感器內徑，D為配管內徑），否則管道必須變徑。連接管道與傳感器同軸度應不大于0.05DN。

傳感器上游應盡量避免安裝調節閥或半開閥門，應將調節閥或半開閥門安裝在傳感器下游5D之后。

檢修閥安裝在傳感器上游。

傳感器安裝點的上游較近處若裝有閥門，不斷地開關閥門，對傳感受器的使用壽命影響極大，非常容易對傳感器造成*性損壞。

傳感器應避免在架空非常長的管道上安裝，因為長時間使用后，由于傳感器的下垂作用非常容易造成傳感器與法蘭間的密封泄漏，若不得已要安裝時，必須在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置。

安裝管道應無強烈振動，否則應有必要的減震措施。在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置，并加防震墊。

在空壓機出口處振動較強，不能安裝傳感器，應安裝在儲氣罐之后。

為方便檢修，安裝旁通管。旁通管的連接須注意保證傳感器的前后直管段。

對外部環境的要求

傳感器盡量安裝在室內，必須安裝在室外時應注意防水、防曬，放大器盒外的電纜應彎成U型，防止水順著電纜線流入放大器盒內。

傳感器避免安裝在溫度變化很大的場所和受到設備的熱輻射，若必須安裝時，須有隔熱通風的措施。

傳感器避免安裝在含有腐蝕性氣體的環境中，若必須安裝時，須有通風措施。

傳感器應遠離電噪聲，如大功率變頻器、大功率變壓器、電動機和大功率無線收發設備等。

傳感器周圍應留有足夠空間，應有照明燈和電源插座，并應設置旁通管路，以便安裝接線和定期維護。

正確安裝的要求

安裝流量計前應吹掃管線，以免管道中有焊渣等較大異物影響傳感器正常工作，甚至損壞傳感器。

渦街流量傳感器在管道上可以水平或垂直安裝，被測介質應為滿管流動，垂直安裝時，流向應自下而上。

當需要溫度、壓力補償時，壓力變送器安裝在流量傳感器下游3-5D處，測溫元件（通常用鉑電阻）安裝在下游6-8D處。

傳感器可以在水平管道上側裝，特別是測量過熱蒸汽、飽和蒸汽和低溫液體，這樣流體的溫度對放大器的影響較小。當用于測量高溫液體或需經常清洗管道時，可將傳感器倒裝。

在有保溫層的管道上，切勿用保溫材料將傳感器上連接放大器盒的連桿都包圍起來，zui多不超過連桿高度的三分之一。傳感器殼體可以用保溫材料包裹。

測量氣體流量時，若被測氣體中含有少量的液體，傳感器應安裝在管線的較高處；測量液體流量時，若被測液體中含有少量的氣體，傳感器應安裝在管線的較低處。

安裝步驟

法蘭連接型直接將用戶管道上的法蘭與流量計上的法蘭對接。注意介質流向與流量計上箭頭方向*，密封墊片勿突出于管道內。

法蘭卡裝型安裝步驟如下：

1．  將已安裝好法蘭和螺栓的傳感器卡入直管道內（注意傳感器上的流向標志應與管道內介質流向*），用電焊將兩端法蘭片點焊定位。注意法蘭端面應與管道垂直，傳感器筒體的中心線應與管道中心線重合。

2．  為避免電焊高溫損壞傳感器，在正式焊接法蘭前拆下螺栓和傳感器。

3．  法蘭與管道焊接好后，管道內要清理干凈不得存有焊渣等物。然后將傳感器、石棉墊片和法蘭連接，注意密封墊片不應突出于管道內，其內徑可比管道內徑大1~2mm，以免影響測量精度。zui后裝上螺栓、墊圈和螺母并緊固。

    儀表接線

輸出頻率信號的現場儀表接線：

輸出頻率信號的傳感器與其它設備之間采用三線制傳輸，所需電源為24V±10%，輸出回路的zui小負載電阻為10kΩ，zui大電容為0.22μF，屏蔽線的電阻小于50Ω。一般情況下連接線用三芯屏蔽線（RWP3×0.5mm），屏蔽層應可靠地接在放大器盒內的接地螺絲上。

在高溫或低溫環境中，要采用適合于現場溫度的屏蔽電纜線；當使用現場空氣中含有油、溶劑或其它腐蝕性氣體或液體時，應采用適合于這種現場的屏蔽電纜線。

連線不能與電力線平行排在一起，至少間隔15cm，單獨穿行在金屬管中。連線要固定好，不能晃動。

輸出二線制（4~20）mA信號的現場儀表接線：

輸出二線制（4~20）mA信號的傳感器與其它設備之間采用二線制傳輸，所需電源為24V±10%，輸出回路的zui大負載電阻為600Ω（包括電纜線的電阻）。一般情況下連接線用600V PVC絕緣電線或電纜；在易受電噪聲干擾的現場需使用二芯屏蔽線（RWP2×0.5mm），屏蔽層應可靠地接在放大器盒內的接地螺絲上。