渦街流量計

部分：概述

一.     產(chǎn)品的種類和適用范圍

1． LUGB系列滿管型壓電式渦街流量儀表

2． LUGB系列插入型壓電式渦街流量儀表

3． LUGE系列滿管型電容式渦街流量儀表

4． LUGE系列插入型電容式渦街流量儀表

5． LUGB/E系列電池供電型渦街流量儀表

6． 潛水型/分體型渦街流量儀表（協(xié)議訂貨）

7． 多功能曲線紀錄積算儀，帶P/T補償功能、中文液晶顯示

8． 智能流量積算儀，數(shù)碼管顯示

  LUGB/E型渦街流量儀表廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等) 、水和液體（如：水、汽油、酒精、苯類等）的計量和控制.

二.     工作原理

在流體中設置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖(一)所示。

                                 圖(一)

旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關系式:

                         f=StV/d                 公式(1)

式中：

f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率                           

　　St－斯特羅哈爾數(shù)（無量綱數(shù)）

　　V－流體的平均流速

　　d－旋渦發(fā)生體的寬度

由此可見，通過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無因次未知數(shù)，

圖（二）表示斯特羅哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關系。

 圖（二）

在曲線表中St＝0.17的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱為儀表常數(shù)（K），見式（2）

　                       K＝N/Q（1/m3）              公式（2）

式中：K＝儀表常數(shù)（1/m3）。

N＝脈沖個數(shù)

Q＝體積流量（m3）

三.主要技術指標                                                     表(一)

第二部分: 儀表口徑的確定和安裝設計

儀表選型是儀表應用中非常重用的工作,儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行.因此用戶和設計單位在選用本公司產(chǎn)品時,請仔細閱讀本節(jié)資料,認真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或技術支持部門聯(lián)系，以確保選型正確。

一．適用流量范圍和儀表口徑的確定

儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時，它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。

(一)參比條件下空氣及水的流量范圍，見表（二），參比條件如下：

1．氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ=1.205 kg/m³，υ=15×10^-6 m²/s。

2．液體：常溫水，t=20℃，ρ=998.2kg/m³，υ=1.006×10^-6m²/s。

（二）確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：

1． 明確以下工作參數(shù)。

（1）被測介質(zhì)的名稱、組份

（2）工作狀態(tài)的很小、常用、很大流量

（3）介質(zhì)的很低、常用、很高壓力和溫度

（4）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度

2． 渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關公式如下：

（1）已知氣體標準狀態(tài)體積流量，可通過以下公

       式求出工況體積流量

  公式（3）

 (2)已知氣體標準狀態(tài)密度ρ，可通過以下公

    式求出工況密度

   公式（4）                            

（3）已知質(zhì)量流量Q_m換算為體積流量Q_v

               公式（5）

式中：

Q_v： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m³/h)

    （Q_v=3600f/K  K:儀表系數(shù) ）

Q_o： 介質(zhì)在標準狀態(tài)下的體積流量(Nm³/h)

Q_m： 質(zhì)量流量 (t/h)

ρ： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m³)
     ρ_o：介質(zhì)在標準狀態(tài)下的密度(kg/m³)，常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度，見表（三）

P： 工況狀態(tài)表壓(MPa)

t： 工況狀態(tài)溫度(℃)

3．儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算，渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應該滿足兩個條件：很小雷諾數(shù)不應低于界限雷諾數(shù)（Re=2×10⁴）；對于應力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應大于傳感器旋渦強度的允許值（旋渦強度與升力ρv²  成比例關系）。這些條件可表示如下：

由密度決定的工況可測下限流量：

                     公式（6）

由運動粘度決定的線性下限流量：

                   公式（7）

式中：

Q_ρ：滿足旋渦強度要求的很小體積流量(m³/h)

ρ₀:參比條件下介質(zhì)的密度 

Q_υ:滿足很小雷諾數(shù)要求的很小線性體積流量(m³/h)

ρ:被測介質(zhì)工況密度（kg/m³）

Q₀: 參比條件下儀表的很小體積流量

(m³/h)     

υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度(m²/s)

υ_o:參比條件下介質(zhì)的運動粘度(m²/s)

通過公式（6）、（7）計算出Q_ρ和Q_ν。比較Q_ρ和Q_ν，確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量：

     Q_υ≥Q_ρ：可測流量范圍為Q_ρ～Qmax  , 線性流量范圍為Q_υ～Qmax

Q_υ<Q_ρ：可測流量范圍和線性流量范圍為

Q_ρ～Qmax  

Qmax：渦街流量儀表的上限體積流量(m³/h)

4．儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準.氣體的上限流速應該小于70m/s,液體的上限流速應該小于7m/s

5．當用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時，常采用的計量單位是質(zhì)量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（過熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進行計算得出

       公式（8）                                                     

式中：

ρ： 蒸汽的密度（kg/m³）

ρ₀：1.205kg/m³

Q_蒸汽 ：蒸汽質(zhì)量流量（t/h）

6．計算壓力損失，檢測壓力損失對工藝管線是否有影響，公式(單位：Pa)：

Δp= CdρV²/2                   公式（9）

式中：

ρ：工況介質(zhì)密度（kg/m³）V:平均流速（m/s）

7．被測介質(zhì)為液體時,為防止氣化和氣蝕,應使管道壓力符合以下要求:

p≥2.7Δp+1.3p₀       公式（10）

式中：

Δp: 壓力損失（Pa）

p₀：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（Pa絕壓）

Po:流體的蒸汽壓力  (Pa絕壓)

8．渦街流量計不適合測量高粘度液體。當計算出的可測流量下限不滿足設計工藝要求時，應該考慮選用其它類型流量計。

9．通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求，為了提高測量效果、降低造價，應選用口徑較小的表。應該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2～2/3

     Δp:壓力損失（Pa）  Cd：壓力損失系數(shù)

表(二)　　參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表

注：表中(300)～(1000)口徑為插入式

表(三)　常用氣體介質(zhì)的標準狀態(tài)密度（0℃，絕壓P=0.1MPa）

(三)選型舉例：

例一：已知氣體壓力和溫度及標況下的流量時

某壓縮空氣，標況流量范圍為Q_N=1200-12000Nm³/h,壓力P=0.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計口徑。

步驟一：計算壓縮空氣的工況體積流量

由公式(3):

工況使用下限體積流量為:

Q_vmin=Q_N×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）

   =1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）

    =157(m³/h)

工況使用流量上限為: Q_vmax=1570(m³/h)

步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m³/h，查表（二），滿足下限流量條件的流量計為DN80 、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m³/h及使用效果和經(jīng)濟成本，初選DN100, DN100流量計的工況流量范圍是100-1700m³/h，接近使用流量范圍，初選DN100流量計，但應具體核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量：

    由公式(4)及公式(6):

   =37.46(m³/h)  

即，流量計在該工況條件下的可測下限流量是

37.46m³/h，遠小于要求的工況下限流量157m³/h，確定選用DN100流量計。

例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時

測量介質(zhì)為過熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（絕壓）,流量范圍為3t/h～25t/h, 試  確定流量計口徑。

步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m³,由公式(8) :

               =765(m³/h)

6379(m³/h)

步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m³/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。

 二．儀表的安裝設計

    儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。

（一）  安裝環(huán)境要求：

1．  盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。

2．  避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝，須有隔熱通風措施。

3．  避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風措施。

4．  渦街流量儀表應盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。

5．  儀表很好安裝在室內(nèi)，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。

6．  儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。

（二）   儀表管道安裝要求：

1．  渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求，否則會影響介質(zhì)在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三) 

DN為儀表工稱口徑                                                                   單位:mm

圖(三)

注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應安裝在渦街流量儀表的下游10D處。

2．  上、下游配管內(nèi)徑應相同。如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應滿足以下關系

0.98Db≤Dp≤1.05Db

         上、下游配管應與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應小于0.05Db

3．  儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應比表體內(nèi)徑大1-2mm

4． 測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應設置在下游3-5D處，測溫孔應設置在下游6-8D處，見圖（七）。D為儀表工稱口徑，單位：mm

5．  儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。

6．  測量氣體時，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體，為了防止液體進入儀表測量管，氣流應自下而上流動，如圖（四）a所示

7．  測量液體時，為了保證管內(nèi)充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進入儀表測量管，儀表應安裝在管線的較低處

如圖（四）b所示

                    圖（四）

8． 測量高溫、低溫介質(zhì)時，應注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部（表頭殼體內(nèi)）高溫一般不應超過70℃；低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。

（一） 
儀表的安裝外形尺寸：見圖（五）、圖（六）

球閥插入式渦街儀表安裝定位尺寸

表（五）

（四）插入式渦街流量儀表安裝步驟：

1． 在管道上用氣焊開一個略小于φ100mm的圓孔，并把圓孔周圍毛刺清除干凈，以保證測頭旋轉(zhuǎn)流利

2． 在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭，要求法蘭軸線與管道軸線垂直。

3． 將球閥及傳感器安裝在焊接好的發(fā)蘭上。

4． 調(diào)節(jié)絲杠，使插入深度符合要求（保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合），流體流向必須與方向標上的指示箭頭保持一致。

5． 均勻擰緊壓蓋上的螺絲。(注：壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動)

6． 檢查各環(huán)節(jié)是否完成好，慢慢打開閥門觀察是否有泄漏（需特別注意人身安全）若有泄露請重復步驟5、6。

(五)壓力變送器和Pt100安裝示意圖 

訂貨須知及選型樣譜

一．尊敬的用戶，當您要選用本公司產(chǎn)品時，請仔細閱讀選型樣本，并做好以下工作：

    1．認真核對被測介質(zhì)的工況條件：溫度、壓力、管徑等工藝參數(shù)。2．認真核對被測介質(zhì)的使用流量范圍，特別是很小流量值以很終確定使用儀表的口徑及配管參數(shù)。3．確定儀表的安裝地點，保證直管段，并為儀表的安裝維護創(chuàng)造好的環(huán)境條件。4．填好訂貨咨詢單，見附表三

二．渦街流量儀表選型表（符合JB/T9294-1999標準）

1．傳感器選型表

LUGB/E系列渦街流量儀表選型表

2.傳感器的公稱通徑編號對照表