涡街流量计介绍.doc

涡街流量计是综合吸收发达国家先进技术和总结多年研究生产经验的基础上进行精心设计的产品，实现了产品智能化、标准化、系列化、通用化、生产模具化、确保产品质量的美观性。该产品具有电路先进、功耗微低、量程比宽、结构简单、阻力损失小、坚固耐用、用途广、使用寿命长、工作稳定、便于安装调试等特点。温压补偿一体化涡街流量计分类　　LUCB系列插入式涡街流量计、LUCB系列涡街流量计　

插入式涡街流量计参数及要求　　◆测量介质：气体、液体、蒸气　　◆连接方式：法兰卡装式、法兰式、插入式　　◆口径规格法兰卡装式口径选择25,32,50,80,10　　◆法兰连接式口径选择100,150,200　　◆流量测量范围正常测量流速范围雷诺数1.5×104～4×106；气体5～50m/s;液体0.5～7m/s　　正常测量流量范围液体、气体流量测量范围见表2；蒸气流量范围见表3　　◆测量精度1.0级1.5级　　◆被测介质温度:常温–25℃～100℃，高温–25℃～150℃-25℃～250℃　　油壬连接式涡街流量计◆输出信号脉冲电压输出信号高电平8～10V低电平0.7～1.3V　　◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m　　◆脉冲电流远传信号4～20mA,传输距离为1000m　　◆仪表使用环境温度:-25℃～+55℃湿度:5～90%RH50℃　　◆材质不锈钢,铝合金　　◆电源DC24V或锂电池3.6V　　◆防爆等级本安型iaIIbT3-T6，防护等级IP65原理　　在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，如右图所示，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。　　　　涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量或质量流量的体积流量计。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。　　涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：　　f=Stv/d　　式中:f为旋涡的释放频率，Hz；v为流过旋涡发生体的流体平均速度，m/s；d为旋涡发生体特征宽度，m；St为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14－0.27。　　St是雷诺数的函数，St=f（l/Re）。　　当雷诺数Re在102~105范围内，St值约为0.2，因此，在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在102~105，旋涡频率f=0.2v/d。　　由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。LUGB型涡街流量计　　1、概述　　LUGB型涡街是孔板流量计最理想的替代产品.涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种具有国际先进水平的新型流量计，由于它具有其它流量计不可兼得的优点，自七十年代以来得到了迅速发展，据有关资料显示，现在日本、欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，已广泛应用于各个领域，将在未来流量仪表中占主导地位.　　LUGB型涡街流量传感器适用测量过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体、水和液体的质量流量和体积流量.　　2、特点　　结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠。　　安装简单，维护十分方便。　　检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，寿命长。　　输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高。　　测量范围宽，量程比可达1：10。　　压力损失较小，运行费用低，更具节能意义。　　在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组份变化的响,仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关,测量流体体积流量时无需补偿，调换配件后一般无需重新标定仪表系数。　　

应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量。　　检定周期为二年。　　LUGB型涡街流量传感器应用内径范围为25-300mm（满管式），KTLUI型插入式涡街流量传感器应用内径范围为350-1200mm(插入式),满管式测量液体精度为1%，测量蒸汽和气体精度为1.5%，插入式测量液体精度为2%，测量蒸汽和气体精度为2.5%，被测介质温度为-20~150℃、-40~250℃、+100~350℃（仅管式），输出信号为三线制电压脉冲，三线制4-20mA、二线制4-20mA。

功能　　1、表体中同时集成温压补偿补偿功能，可测量流体的标准体积流量或标准质量流量。　　2、全智能化、数字化电路设计，可自动补偿被测流体密度或标况体积计算。　　3、全新的数字滤波和修正功能使流量测量更加精准可靠。　　4、电池供电型无需外接电源既可连续工作两年以上。　　5、全新点阵汉字液晶显示，使用操作更方便。安装安装条件　　l传感器可安装在室内，也可安装在室外。环境条件要符合要求。　　l传感器应安装在水平、垂直或倾斜（流体的流向自下而上）的与其公称通径相应的管道上。　　l传感器应避免安装在有机械振动的管道上。当振动不可避免时，应考虑在距传感器前后约2DN处的直管段上加固定支撑架。　　l传感器应避免安装在有较强电磁场干扰、有热辐射、有腐蚀性气体、空间小和维修不方便的场所。　　l被测介质含有较多杂质时，应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器。　　l传感器的上、下游应配置一定长度的直管段，直管段的内壁应清洁、光滑，无明显凸凹、积垢和起皮等现象。其长度应符合图二的要求。安装液体传感器的附近管道内，应充满被测液体。　　l直管段内径尽可能与传感器通径一致，若不能一致，应采用比传感器通径略大的管径，误差要≤3%并不超过5mm。安装步骤要求　　l将配备的专用法兰分别焊接到上下游直管段上，使专用法兰和直管段的内径严格垂直与同心。　　l将传感器夹在焊有专用法兰的上下游直管段上，用螺栓紧固，使上下游直管段与传感器保持同轴。　　l传感器安装方式：传感器应朝上或水平（放大器指向）安装；介质温度超过250℃，传感器应水平安装。　　l传感器及管道必要时应良好接地，接地电阻≤10Ω。　

　传感器上、下游直管段长度的要求安装注意十要点　　1、合理选择安装场所和环境。　　避开强电力设备，高频设备，强电源开关设备；避开高温热源和辐射源的影响，避开强烈震动场所和强腐蚀环境等，同时要考虑安装维修方便。　　2、上下游必须有足够的直管段。　　若传感器安装点的上游在同一平面上有二个90。弯头，则：上游直管段≥25D，下游直管段≥5D。　　若传感器安装点的上游在不同平面上有二个90。弯头，则：上游直管段≥40D，下游直管段≥5D。　　调节阀应安装在传感器的下游5D以外处，若必须安装在传感器的上游，传感器上游直管段应不小于50D，下游应有不小于5D。　　3、安装点上下游的配管应与传感器同心，同轴偏差应不小于0.5DN。　　4、管道采取减振动措施。　　传感器尽量避免安装在振动较强的管道上，特别是横向振动。若不得已要安装时，必须采取减振措施，在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防振垫。　　5．在水平管道上安装是流量传感器最常用的安装方式。　　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。　　6．传感器在垂直管道的安装。　　测量气体流量时，传感器可以安装在垂直管道上，流向不限。若被测气体中含有少量的液体，气体流向应由下向上。　　测量液体流量时，液体流向应由下向上：这样不会将液体重量额外附加在探头上。　　7、传感器在水平管道的侧装。　　无论测量何种流体，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，若条件允许最好采用侧装，这样流体的温度对放大器的影响较小。　　8．传感器在水平管道的倒装。　　一般情况下不推荐用此安装方法。此安装方法不适用于测量一般气体、过热蒸汽。可用于测量饱和蒸汽，适用于测量高温液体或需经常清洗管道的情况。　　9．传感器在有保温层管道上的安装。　　测量高温蒸汽时，保温层最多不能超过支架高度的三分之一。　　10．测压点和测温点的选择。　　根据测量的需要，需在传感器附近测量压力和温度时，测压点应在传感器下游的3-5D处，测温点应在传感器下游的6-8D处。注意事项　　l专用法兰与直管段焊接时不能带着传感器焊接。　　l安装时应使传感器的流向标志与管道内流体流向一致。　　l传感器安装前，法兰凹槽内必须放好密封圈。压力和温度测量点的位置，取压点在传感器下游3～5DN处，测温点在下游5～8DN处。　　l测量高温介质时，切勿用隔热材料把传感器连接杆周围包起来。　　l连接传感器的屏蔽电缆走向，应尽可能远离强电磁场的干扰场合。绝对不允许与高压电缆一起敷设，屏蔽电缆要尽量缩短，并且不得盘卷，以减少分布电感，最大长度不应超过200米。　　l安装传感器前，管道必须进行清洗。冲掉管内的杂质，避免通流后堵塞传感器。测量液体的管道必须充满被测液体，防止气泡的干扰。　　测量气体的管道为防止储积液的干扰。安装位置如图五所示。高温高压下更换探头体时，必须安全操作，做好高温防护。降温降压后在安全条件下方可更换探头。管道安装(3张)常见故障　　涡街流量计常见故障九、一台DN50涡街流量计，从说明书查到，其液体用流量范围是3-50m3/h。我们在油流标准装置上标定的结果是10-50m3/h符合精度要求，但10m3/h以下精度不合格，应如何评价此台流量计?　　涡街流量汁说明书中，标明的流量范围是使用于特定参考介质的流量范围，如液体—般指常温水。用于其他介质时，可用流量范围将随介质的粘度和密度不同而异。由于油流量标准装置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做标定介质，流量计的下限流量—般都会相应提高，使可用流量范围变窄。所以，涡街流量计在油流量标定装置上标定出现小流量性能变差是正常的。由此我们不难推断，如果用液化石油气(这种低粘度介质)标定涡街流量汁，将会得到比水好的相反结果。涡街流量计的温度对放大器的影响较小　　输出二线制（4~20）mA信号的[1]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600VPVC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。　　涡街流量计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。　　涡街流量计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。　　涡街流量计的最小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的最佳工作段，为了解决这一问题，通常采用在测量处缩径提高测量处的流速，并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量，但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流。应用选择　　（1）涡街流量变送器的选择　　在饱和蒸汽测量中采用VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器，而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。　　（2）压力补偿压力变送器的选择　　由于饱和蒸汽管路长，压力波动较大，必须采用压力补偿，考虑到压力、温度及密度的对应关系，测量中只采用压力补偿即可，由于明通公司管道饱和蒸汽压力在0.3－0.7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。　　（3）显示仪表选择　　显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。设定　　（1）仪表系数的设定，设定的仪表系数K可用下式表示：　　K=1000/K0　　式中：K0为涡街发生体在出厂时标定的仪表常数，L/脉冲；k的单位为脉冲数/m3。　　（2）压力补偿压力变送器的量程设定。　　（3）压力、流量报警上限设定。　　3、涡街流量计的安装　　（1）涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，振动存在的地方必须采用减振装置，减少管道受振动的影响。　　（2）直管段的配置，前后直管段要满足涡街流量计的要求，所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。　　4、涡街流量计使用注意事项　　尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时，不宜采用涡街流量计现场需求　　1.低维护量-市场上大多数的涡街流量计是采用取压孔或插入式检测元件感应漩涡，一旦介质中杂质嵌入取压孔或感应元件与表体间的缝隙，则造成信号变弱或不稳定。良好的设计应该是没有容易堵塞的部分，从而降低维护量。　　2.感应元件在线更换-某些厂家的感应元件与涡街发生体合二为一，看似简单的设计却给实际使用带来不便。因为一旦感应部分失效，则需要将管道内介质排空泄压后更换部件，影响生产。完善的设计应该是将二者分开，这样就可以单独更换感应部分，而无需将介质排空。　　3.涡街流量计容易受到振动的干扰，设计精良的涡街流量计可以通过硬件和数字信号处理将干扰排除，从而得到稳定的信号。　　4.涡街流量计安装的一大麻烦事前后需要很长的直管段，有些厂家可以提供在流量计内部缩径的设计，大大降低了用户专门维涡街流量计配备直管段的需求。原理　　在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，如右图所示，旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。　　设旋涡的发生频率为f，被测介质平均流速为，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到以下关系式：　　f=SrU1/d=SrU/md（1）　　式中　U1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s；　　Sr--斯特劳哈尔数；　　m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比　　管道内体积流量qv为　　qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)　　K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1(3)　　式中K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。　　K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关，图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在ReD=2×104～7×106范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，VSF的流量计算式为图2斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线式中qVn，qV--分别为标准状态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工况下的体积流量，m3/h；　　Pn，P--分别为标准状态下和工况下的绝对压力，Pa；　　Tn，T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；　　Zn，Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。　　由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。　　涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力，无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量，配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量，是节流式流量计的理想替代产品。　　为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能，我公司新近开发出了改进型涡街流量传感器，因其独特的结构和选材使该传感器可在高温（350℃）、强振动（≤1g）的恶劣工况下使用。　　在实际应用中，往往最大流量远低于仪表的上限值，随着负荷的变化，最小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的最佳工作段，为了解决这一问题，通常采用在测量处缩径提高测量处的流速，并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量，但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流，使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器，具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用，其结构尺寸小，仅为工艺管内径的1/3，与涡街流量计作成一体，不仅不需要另外附加一段直管段，还可以降低对工艺管直管段的要求，安装非常方便。　　为了使用方便，电池供电的本地显示型涡街流量计采用微功耗高新技术，采用锂电池供电可不间断运行一年以上，节省了电缆和显示仪表的采购安装费用，可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器，用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力，从而显示气体的标况体积流量。　　◆测量介质：气体、液体、蒸气　　◆口径规格法兰卡装式口径选择25,32,50,80,100　　◆法兰连接式口径选择100,150,200　　◆流量测量范围正常测量流速范围?雷诺数1.5×104～4×106；气体5～50m/s;液体0.5～7m/s　　正常测量流量范围液体、气体流量测量范围见表2；蒸气流量范围见表3　　◆测量精度1.0级?1.5级　　◆被测介质温度:常温–25℃～100℃　　◆高温–25℃～150℃-25℃～250℃　　◆输出信号脉冲电压输出信号高电平8～10V低电平0.7～1.3V　　◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m　　◆脉冲电流远传信号4～20mA,传输距离为1000m　　◆仪表使用环境温度:-25℃～+55℃湿度:5～90%RH50℃　　◆材质不锈钢,铝合金　　◆电源DC24V或锂电池3.6V　　◆防爆等级本安型iaIIbT3-T6　　防护等级IP65　　LUGB型插入式涡街流量计　　LUGB型插入式涡街流量计​O口径020200mm025250mm030300mm035350mm040400mm045450mm050500mm060600mm070700mm080800mm085850mm090900mm1001000mm1501500mm1601600mm1701700mm1801800mm1901900mm2002000mm择涡街流量计所需要的参数：　　1、管道的口径　　2、被测介质的名称（蒸汽要注明是饱和蒸汽还是过热蒸汽）　　3、被测介质的工作压力　　4、被测介质的工作温度　　5、被测介质的工作流量　

问题及解决方法　　主要存在的问题主要有：①指示长期不准；②始终无指示；③指示大范围波动，无法读数；④指示不回零；⑤小流量时无指示；⑧大流量时指示还可以，小流量时指示不准；⑦流量变化时指示变化跟不上；⑧仪表K系数无法确定，多处资料均不一致。　　分析及解决方法：总结引起这些问题的主要原因，主要涉及到以下方面：　　1、选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动，使得选择大了―个规格，实际选型应选择尽可能小的口径，以提高测量精度，这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如，一条涡街管线设计上供几个设备使用，由于工艺部分设备有时候不使用，造成目前实际使用流量减小，实际使用造成原设计选型口径过大，相当于提高了可测的流量下限，工艺管道小流量时指示无法保证，流量大时还可以使用，因为如果要重新改造有时候难度太大．工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。　　2、安装方面的问题。主要是传感器前面的直管段长度不够，影响测量精度，这方面的原因主要同问题①有关。比如：传感器前面直管段明显不足，由于FIC203不用于计量，仅仅用于控制，故目前的精度可以使用相当于降级使用。　　3、参数整定方向的原因。由于参数错误，导致仪表指示有误．参数错误使得二次仪表满度频率计算错误，这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示长期不准，实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动，无法读数，而资料上参数的不一致性又影响了参数的最终确定，最终通过重新标定结合相互比较确定了参数，解决了这一问题。　　4、二次仪表故障。这部分故障较多，包括：一次仪表电路板有断线之处，量程设定有个别位显示坏，K系数设定有个别位显示坏，使得无法确定量程设定以及K系数设定，这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障，问题得以解决。　　5、四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好，仔细检查，有的接头实际已松动造成回路中断，有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上，也使得回路中断，这部分原因主要同问题②有关。　　6、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修，使得二次仪表的mA输出回路中断，对于这类型的二次仪表来说，这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪，在记录仪长期损坏无法修复的情况下，一定要注意短接二次仪表的输出。　　7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行，再加上受到灰尘的影响，造成平轴电缆故障，通过清洗或者更换平轴电线，问题得以解决。　　8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松，造成表头下沉，指针与表壳摩擦大，动作不灵，通过调整表头并重新固定，问题相应解决。　　9、使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分，由于环境湿度大，造成线路板受潮，这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施，对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理，改用了分离型传感器，故善了工作环境，日前这部分仪表运行良好。　　10、由于现场调校不好，或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好．或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动，造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。