涡街流量计说明书

LUGB 型涡街流量传感器使用说明书北 京 中 元 瑞 得 科 技 有 限 公 司目 录一、概述1二、技术参数2三、工作原理6四、结构尺寸8五、安装11六、接线14七、系数设定17八、设置和调整191、脉冲输出型（不带液晶显示表头） 192、420mA 输出型（不带液晶显示表头） .203、智能型（带单排液晶显示表头） 254、智能型 (带双排液晶显示表头 内部供电 锂电池) .275、 智能型 (带双排液晶显示表头 外部供电 4mA 输出) 31九、故障排除33十、订货须知34一、 概述LUGB 涡街流量传感器是一种采用压电晶体作为检测元件的新型应力式流量测量仪表，适用于各种气体、蒸汽、液体和水的流量计量。该仪表具有量程比宽、精度高、压力损失小、介质通用性好、结构简单、稳定性高等优点。传感器的型号规格代码说明见表 1。二、 技术参数1、 使用条件环境温度：-40 55相对湿度：5% 90%大气压力：86 106kPa2、 技术参数公称通径：15 1000mm测量介质：液体、气体、蒸汽介质温度：-40 +320连接方式：法兰卡装式，法兰式，插入式公称压力：2.5MPa 4.0MPa精度等级：1.0 级，1.5 级，2.5 级重 复 性：0.3%，0.5%, 1.0%本体材质：1Cr18Ni9Ti负载电阻：750供电电源：24V.DC, 3.6V 锂电池输出信号：脉冲, 4 20mA. DC, RS-485流速范围：液体 0.5 6m/s, 气体 5 60m/s流量范围：见表 2防爆等级：iaIICT 1-6 本安型(与齐纳安全栅配套使用)防护等级：IP65结构型式：普通型 智能型 (带显示表头 )-1-表 1 涡街流量传感器型号规格代码说明-2-表 2 LUGB 涡街流量传感器流量范围图表流 量 范 围 (m3/h)公称通径DN (mm) 液体 气体 蒸汽15 0.44 440 33020 0.66 660 65025 110 10100 98032 1.616 16160 1513040 2.626 23230 2020050 440 40400 3232065 680 60600 5454080 10110 1001000 82820100 18180 1601600 1281280125 26260 2602600 2002000150 40400 3603600 2902900200 70700 6806800 5905100250 1001000 10008000 9308000300 1501500 150011500 133011440350 2002000 200015600 180015600400 2502500 250020000 240020000500 4004000 400030000 370031800600 5005000 500045000 530045800700 7007000 700060000 730062300800 9009000 900080000 9500814001000 14001400014800127200说明:1、表 2 中所列流量范围的介质状态如下：液体是密度为 1000kg/m3 的水气体是工况状态下的空气蒸汽是表压为 0.3MPa 的干饱和蒸汽-3-传感器的流量范围受介质密度和粘度的影响，当介质状态不同或为其它介质时，流量范围按以下方法确定：下限流量：Qmin=Qmin (m3/h)Qminv = 6104vD (m3/h)式中：v = / (m2/s)式中：Qmin 根据介质密度计算得出的下限流量 (m3/h) Qminv 根据介质粘度计算得出的下限流量 (m3/h) Qmin 表 2 给出的下限流量 (m3/h) v 运动粘度 (m2/s) D 管道内径 (mm) 动力粘度 (PaS) 工况密度 （kg/m 3）1 密度 （水： 1000 空气：1.293 蒸汽： 2.164） （kg/m 3）比较 Qmin和 Qminv，取其中数值较大的一个作为此工况下的该口径传感器的下限流量。上限流量：不同介质的上限流量由表 2 所示。一般情况下，液体的上限流速为 6m/s, 气体或蒸汽的上限流速为 45m/s。2、传感器在不同的流量下的阻力损失可按下式计算：P = 1.1 10-6V 2式中， P 压力损失 （MPa） 介质密度 （kg/m 3）V 管内平均流速 （m/s）-4-3、测量介质为液体时，为防止气体和气蚀，流体的工作压力应满足下式要求：P 2.6P+1.25Ps式中： P 压力损失计算值 （MPa）P 流体工作压力 （MPa）Ps 与工作温度对应的该液体和饱和蒸汽压 （MPa）;4、气体流量工作状态与标准状态换算公式如下： 式中： Q 工作状态的流量 (m3/h) QN 标准状态的流量 （Nm 3/h） (压力为 0.1013MPa 温度为 0)P 工作状态的压力 （MPa）t 工作状态的温度 （） 工作状态的密度 （kg/m 3） N 标准状态的密度 （ kg/m3） (压力为 0.1013MPa 温度为 0)G 工作状态的质量流量 （kg/h）-5-三、工作原理涡街流量传感器的基本原理是卡门涡街原理，即“涡街旋涡分离频率与流速成正比” 。 传感器流通本体直径与仪表的公称口径基本相同。如图一所示，流通本体内插入一个近似为等腰三角形的柱体，柱体的轴线与被测介质流动方向垂直，底面迎向流体。当被测介质渡过柱体时，在柱体两侧交替产生旋涡，旋涡不断产生和分离，在柱体下游便形成了交错排列的两列旋涡即“涡街” 。理论分析和实验已证明，旋涡分离的频率与柱侧介质流速成正比。式中： f 柱体侧旋涡分离的频率 （Hz）v 柱侧流速 （m/s）d 柱体迎流面宽度 （m）Sr 斯特劳哈尔数。是一个取决于柱体断面形状而与流体性质和流速大小基本无关的常数，Sr: 0.170.18 。-6-图一 圆管内的涡街LUGB 流量传感器的设计柱宽 d 与流通管直径 D 具有固定的比值，因此，流通管内的平均流速 与柱侧流速 V 有固定的比值：由于上式中，d 和 D 都是已知的结构尺寸，而 Sr 是常数，因此测得旋涡分离频率 f，便测得了管内平均流速，从而得到流量 Q。-7-式中： Q 瞬时流量 （L/S）F 频率 （Hz）k 流量系数 （1/L）旋涡交错分离，在柱体两侧及柱体后面的尾流中产生脉冲的压力，设在柱体内部（或后面）的检测探头受到这种微小的脉冲压力的作用，使埋设在探头内的压电晶体元件受到交变应力而产生交变电荷信号。检测放大器将交变电荷信号进行变换、放大、滤波和信号整形处理后，输出频率与旋涡分离频率相同的电流（或电压）脉冲信号。传感器输出的每一个脉冲将代表一定体积的被测流体。一段时间内的输出总脉冲数，将代表这段时间内流过传感器的流体总体积。四、结构尺寸LUGB 涡街流量传感器的结构有卡装式、法兰式和插入式，3 种形式的外形见图二，外形结构尺寸见表 3。-8-9-表 3 LUGB 涡街流量传感器外形结构尺寸（mm）卡装式 法兰式 插入式公称通径DN总长L外径D总高H总长L外径 D 总高 H 总长 L 总高 H15 80 76 38520 80 76 38525 80 76 38532 80 76 38540 80 76 38550 80 86 39565 80 102 41080 80 112 420100 80 132 440125 80 175 484150 80 202 510 206 300 560200 100 258 567 206 360 620250 120 311 620 206 425 685 50 532300 140 362 670 206 485 745 50 558350 50 584400 50 608500 50 660600 50 710700 50 755800 50 8051000 50 905说明：1、 测量介质为蒸汽，总高 H+100mm2、 卡装式传感器需要配套专用的 2.5MPa 或 4.0MPa 凹面法兰，法兰尺寸见表 5。3、 法兰式的外径 D 是公称压力为 2.5MPa 的法兰外径，按 JB81-59 标准配套法兰。-10-五、安装1、安装地点的选择 环境温度：传感器的工作环境温度不低于-40，不高于+55，如受到生产设备的热辐射时，应采取隔热和通风措施。 环境空气：避免将流量计安装在含腐蚀性气体的环境中，如只能安装在含腐蚀气体的环境中，则需提供充分的排风措施。 机械振动和冲击：流量计的结构是坚固的，不会因振动而损伤，但振动会产生干扰信号，若管道上的振动和冲击强烈，而介质流速又低，则可能导致干扰信号大于流量信号，造成示值误差。因此，流量计应当尽可能安装在振动和冲击小的场所，安装位置在 520Hz 的振动频率下，要求振动加速度不大于 1g，否则应有采取减震措施。例如在流量计安装处震源来向的管道上加装固定支撑架。 危险场所：防爆型流量计安装在危险场所，必须符合 iaIICT1-6 标准。安装人员必须无条件服从中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规定 ，严格按照防爆电气设备的安装要求进行操作。2、安装管道的要求传感器上游侧和下游侧应有足够长的直管段。直管段长度应符合表 4 的要求。表 4 传感器安装的直管段要求（D 为管道内径）管道情况 上游 下游同心收缩管 全开闸伐 15D 5D90直角弯头 20D 5D同平面二个 90弯头 25D 5D半开闸伐 50D 5D不同平面二个 90弯头 40D 5D带整流管束 12D 3D-11-表 5 卡装式传整器安装法兰尺寸（mm）PN = 2.5 MPa公称通径DN D D D1 D2 D3 D4 L N b 双头螺栓直径长度25 25 145 110 85 77 33 18 4 18 M1616540 39 145 110 85 77 46 18 4 18 M1616550 49 160 125 100 87 58 18 4 20 M1616565 64 180 145 121 103 76 18 6 22 M1616580 79 195 160 135 113 90 18 8 22 M16165100 99 230 190 160 133 109 23 8 24 M20180125 125 270 220 188 176 134 25 8 26 M22190150 149 300 250 218 203 161 25 8 28 M22190200 207 360 310 278 259 221 25 12 30 M22210250 259 425 370 332 312 275 30 12 32 M27240300 309 485 430 390 363 328 30 16 36 M27270PN = 4.0 MPa25 25 145 110 85 77 33 18 4 18 M1616540 39 145 110 85 77 46 18 4 18 M1616550 49 160 125 100 87 58 18 4 20 M1616565 64 180 145 121 103 76 18 6 24 M1616580 79 195 160 135 113 90 18 8 24 M16170100 99 230 190 160 133 110 23 8 26 M20180125 125 270 220 184 176 140 27 8 28 M24190150 149 300 250 218 203 161 27 8 30 M24190200 207 375 320 282 259 222 30 12 38 M27240250 259 445 385 345 312 278 34 12 42 M30270300 309 510 450 408 363 330 34 16 46 M30290-12-3、传感器的安装 在规定的直管段长度内，管道入流段与出流段应是平直的。为保证被测介质满管，传感器应尽量避免安装在调节阀、半开闸阀的下游。一般情况不在扩大管后安装流量传感器。 传感器可垂直、水平或其它任何角度安装，但必须保证被测介质满管。将传感器安装在垂直或倾斜管道上时，流体流向应是自下而上的。 需要在传感器附近装设取压或测温点时，取压点应在传感器前 1D 以外。测温点应在传感器后 5D 以外。 被测介质流向必须与传感器流通本体上的流向箭头标志一致。 检测放大器与传感器是按照测量范围和公称通径配套的，不能互换。 安装卡装式流量传感器时，必须保证专用凹面法兰的凹面和管道与传感器流通本体同心，密封垫不能突入管道内。法兰和双头螺栓、螺母可订货时一起订购，法兰及螺栓尺寸见表 5。 安装法兰式流量传感器时，管道上的法兰应与传感器的法兰规格一致，法兰尺寸按照 JB81-89 标准，密封垫不能突入管道内。 安装插入式流量传感器时，在被测量管道上开一个圆孔，在圆孔入焊接一个带法兰的短管（仪表安装附件） ，带法兰短管必须垂直被测量管道，并与两管的中心轴线相交。再将传感器固定在带法兰短管上，此时必须保证传感器的测速本体插入到被测量管道的中心点（管道外径的 1/2 处） 。被测量管道外径由用户在订货时提供，以便确定传感器插入杆实际的长度。若需要带球阀，可在订货时提出。用户自配时，必须提供球阀的长度。 安装防爆型流量传感器时，应先在安全场所将传感器与关联设备连接通电，检查无缺陷、无故障之后再进行现场安装。安装时，必须与齐纳安全栅连接，组成本安防爆系统。严格遵守中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规定 ，任何情况下不允许用铁锤敲击传感器本体，不允许传感器由高空坠落撞击地面或实物。-13-六、接线传感器必须有良好的接地，接地电阻应小于 10,不允许与其它电气设备连接在同一地线上。根据传感器的输出形式有以下几种接线方式：1、 脉冲输出-14-2、 420mA DC 电流输出-15-3、 RS-485 串行通信输出4、 防爆型-16-注意事项：1、 传感器外壳有接地端子，必须与地线可靠连接。2、 敷设电缆时，应避免外界电磁场的干扰，电缆分布电容和电感应分别小于 0.1uF 和 1mH。3、 电缆屏蔽层必须在安全场所接地。4、 安全栅必须按照安全栅的使用要求安装在安全场所。5、 安装过程中不得自行更改仪表防爆系统的连接方式，不得随意将其它仪表与防爆系统连接。七、系数设定传感器在出厂前经过调试和标定后，其流量系数 K 会标明在产品的铭牌上。它的物理意义：在一个大气压 20的状态下，每升体积的流体经过传感器时产生的脉冲数（1/L） 。传感器在安装时，应根据使用状态和要求显示的计量单位，将流量系数 K 换算为仪表系数 Kt，在需要设定仪表系数的仪表或关联设备内进行设定，换算公式见表6。-17-表 6 流量系数 K 与仪表系数 Kt 换算公式序号 显示计量单位 换算公式1L（升）Kt = K1-4.8110-5（t-20） （1/L）2m（立方） Kt = K1-4.8110-5（t-20） 10 （1/ m）3Kg（千克） Kt = K1-4.8110-5（t-20） 10/ （1/kg）4T（吨）Kt = K1-4.8110-5（t-20） 10 6/ （1/T）5Nm（标方）式中：K 传感器流量系数Kt 仪表系数T 工作状态的温度（） 工作状态的密度（kg/m）P 工作状态的压力（MPa）Nm 标准状态（P=0.1013MPa、t=0）的体积（标准立方米）-18-八、设置和调整1、脉冲输出型（不带液晶显示表头）该传感器的电路部分由放大板组成，调整好放大板的灵敏度，可以起到抑制振动及其它干扰作用，防止在振动强烈的场合，引起信号的误触发，造成计量不准确。灵敏度调整电位器 W2 在出厂时已调于适当位置（见图四） 。现场调整的目的是为了使用仪表适应工作状况，使其工作在最佳状态，实现以下两个技术要求：a、 使传感器在使用条件下获得有规则的、电气和机械干扰噪声较小的涡街信号。b、 涡街信号的强度（信号幅度）适当，电路的脉冲信号连接而均匀，无漏信号和多触发信号现象。各测试点波形如图三所示。图表 1达到技术要求 a 的标准是：由放大器检测点 TP1 观察到的信号波形是较规则的（叠加有不大的噪声信号）正弦波。信号频率稳定，且随流量变化而变化。如 TP1 信号不正常，应通过改善接地消除电气干扰，减弱机械振动噪声影响或纠正管道安装对中不良，法兰垫片放置不当等使信号质量得到改善。为达到输出脉冲信号均匀连续、无多触发漏触发现象，可用双踪示波器同时观察 TP2 和 TP3 的波形并互相配合地调整增益电位器 W1 和触发灵敏度电位器 W2 来实现。调整先在无流量的情况下进行，打开传感器前盖，用示波器观察 TP3 波形，如无流量时有方波信号，则反时针方向旋转电位器 W2，减少灵敏度，直至脉冲消失为止。当现场振动小，介质流速又很低时，如灵敏度调得过低，则可能在有流量时无脉冲方波，这时应在管道流量为测量下限流量的情况下，顺时针方向旋转 W2提高灵敏方式直到出现正常的脉冲输出为止（见图三） 。-19-因此，应兼顾到上述两种情况，调整好 W2 的位置，使得在无流量时无脉冲输出，而处于测量下限流量时有正常的脉冲输出。2、420mA 输出型（不带液晶显示表头）该传感器的电路部分由电源板、放大板和系数板组成。设置它是由传感器的流量系数 K 换算为仪表系数 Kt，再由仪表系数 Kt 换算为仪表变换系数 KB，最后将变换系数 KB 通过系数板上的编码开关设置在系数板上（K Kt K B） ,具体方法如下： 计算系数-20-式中：KB - 仪表变换系数 无量纲数（ KB 1）fmax - 工作状态的最大频率（H Z）J - 倍乘系数（ 10 HZ fmax 100 H Z 时，J=100 ；100 HZ f max 1000 H Z 时，J=10；1000 HZ fmax 时，J=1）Qmax -工作状态下的最大体积流量（m 3/h）Kt - 仪表系数（换算公式见表 6） 设备系数在系数板上有一组 4 个编码开关（见图五） ，从左到右代表系数 KB 小数点的第1 位（0.1） ，第 2 位（0.01） ，第 3 位（0.001）和第 4 位（0.0001） 。将计算得出的变换系数 K 按顺序通过编码开关设置好。然后设置倍乘系数 J。在系数板上有 3 对连接插针（见图五） ，从左至右代表 J=1、J=10、J=100 。根据计算得到的倍乘系数 J，通过相应的一对插针上下短接，完成设置。-21-应用举例例 A DN150 传感器，流量系数 K=0.41271/L，测量介质为饱和蒸汽，Gmax=4000kg/h，P=0.6MPa，t=165,=3.667kg/m 3 要求输出 420mA DC 信号，计算变换系数 KB 和倍乘系数 J。计算：例 B DN80 传感器，流量系数 K=2.5511/L，测量介质为压缩空气，Q=600Nm3/h，P=0.6MPa ，t=50 。要求输出 420mA DC 信号，计算变换系数 K B和倍乘系数 J。计算：-22-调整零位、量程、增益、灵敏度和阻尼等参数的调整均在放大板上进行（见图六）图六 放大板 零位在无流量信号的前提下，用示波器（或频率计）检测放大板上的 TP3-N1-2两端子之间无脉冲信号输出时，可通过调整 W4 零位电位器来达到传感器的输出电流为4mA DC。 量程在输入满量程流量脉冲信号时（放大板任何 1 个输入端子和 N1-2端子之间） ，TP4- N1-2两端子之间应有 1000Hz 脉冲信号输出，可通过调整 W3 量程电位器来达到传感器的输出电流为 20mA DC（改变量程时，必须重新设置系数 KB和 J） 。-23- 增益当实际流量小于传感器的下限流量时，用示波器检测放大板上的 TP1-N1-2两端子之间输出的信号波形应近似一条直线，最大噪音电平幅度100mVpp。可通过调整 W1 增益电位器来达到无流量时，0mVpp噪音电平100mVpp。 灵敏度当实际流量大于传感器的下限时，用示波器检测 TP3-N1-2两端子之间输出的信号应为连续不间断的脉冲方波。若信号不连续或无信号，可通过调整 W2 灵敏度电位器来达到输出连续脉冲方波信号。无流量或小于下限流量时，若有间断的方波信号输出