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涡街流量计?概述
在流体中设置三角柱型旋涡发生体，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，如图1．1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，被测介质的平均流速为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，即可得到关系式：
在旋涡发生体中装入检测探头及相应电路即构成了多勒气体质量流量传感器，LUGB—2型多勒气体质量流量传感的探头，采用特殊结构及材质，是改进型多勒气体质量流量传感器。
1．2 涡街流量计特点
检测元件不接触流体，可靠性高，介质适应性强
无可动部件，耐磨损，结构牢固、简单
良好的抗震性能
允许工作温度范围宽，-40℃~+350℃
测量范围宽，准确度高
脉冲信号输出或二线制4～20mA电流信号输出
2、基本参数
| 液体、气体、蒸汽(单相介质或可以认为是单相介质) | ||||
饱和蒸汽在干度≥85％时，可以认为是单相介质 | |||||
介质温度 | -40℃~+350℃ | ||||
介质压力 | 1.6MPa 2.5MPa 4.0MPa(压力4.0MPa以上，需特殊定做) | ||||
准确度 | 1.0级 1.5级 | ||||
量程比 | 1：8~1：30(参比标况下空气) 1：8~1：40(参比常温水) | ||||
流量范围 | 液体0.4~7.0m/s 气体4.0~60.0m/s 蒸汽5.0~70.0m/s | ||||
规 格 | Φ25Φ40 Φ50Φ65Φ80 Φ100Φ125Φ150 Φ200 Φ250 Φ300 | ||||
材 质 | 1Crl8Ni9Ti | ||||
雷诺数 | 正常2x104~7x106 | ||||
阻力系数 | Cd≤2.6 | ||||
允许振动加速度 | LUGB型≤0.2g | ||||
防护等级 | IP65 | ||||
防爆等级 | (ia) ⅡCT6 | ||||
环境条件 环境条件 | 环境温度 | -40~+55℃(非防爆场所) -20~+55℃(防爆场所) | |||
相对湿度 | ≤85％ | ||||
大气压力 | 86~106kPa | ||||
供电电源 | 非防爆型 | 脉冲型 | +12VDC 20mA | ||
电流型 | +24VDC 20mA | ||||
输 出 信 号 | 频率脉冲信号2~3000Hz 低电平≤1V 高电平≥6V | ||||
二线制4~20mA信号(隔离输出) 负载≤500Ω | |||||
3、传感器的选型:
1. 传感器是由检测体与检测放大器两部分及连接杆组成，表体及其组成部件和连接杆均由1Crl8Ni9Ti材料制成，具有防腐耐用之优点，内部旋涡发生体与表体之间采用气体保护自熔焊接，坚固耐用。检测探头与旋涡发生体的分离结构，使难以解决的因导压孔堵塞而不能工作的现象得到圆满的解决。结构形式及外型尺寸如图所示：
表一：主要外型尺寸(单位：mm)见图1.2：
口径 | L1 | L2 | D1 | D2 | H | D3 | N |
20 | 65 | 95 | 125 | 100 | 460 | 14 | 4 |
25 | 65 | 95 | 125 | 100 | 460 | 14 | 4 |
40 | 75 | 109 | 145 | 110 | 470 | 18 | 4 |
50 | 75 | 109 | 160 | 125 | 481 | 18 | 4 |
65 | 75 | 117 | 180 | 145 | 497 | 18 | 4 |
80 | 80 | 122 | 195 | 160 | 510 | 18 | 6 |
100 | 90 | 132 | 230 | 190 | 544 | 18 | 8 |
125 | 100 | 146 | 245 | 210 | 564 | 18 | 8 |
150 | 120 | 170 | 280 | 240 | 594 | 22 | 8 |
200 | 150 | 200 | 335 | 295 | 646 | 22 | 12 |
250 | 160 | 214 | 405 | 355 | 708 | 24 | 12 |
300 | 170 | 224 | 460 | 410 | 760 | 24 | 12 |
表二：参加流量范围表
公称通径DN（mm） | 液体(t=20℃ ρo=1000kg／m3) | 气体(t=20℃ 101325Pa空气) | ||
标准范围 | 可测流量范围 | 标准范围 | 可测流量范围 | |
20 | 1-8 | 0.6-12 | 5-50 | 5-60 |
25 | 1.5-12 | 0.8-16 | 8-80 | 8-120 |
40 | 2.5-30 | 1.5-40 | 20-200 | 18-300 |
50 | 3-50 | 2-60 | 30-300 | 30-500 |
65 | 5-80 | 3-90 | 50-500 | 50-900 |
80 | 8-120 | 5-150 | 80-1000 | 60-1200 |
100 | 12-200 | 6-240 | 100-1000 | 100-2000 |
125 | 20-300 | 13-390 | 150-1600 | 150-3000 |
150 | 30-400 | 15-600 | 250-2500 | 200-4000 |
200 | 40-800 | 30-1200 | 400-4000 | 350-8000 |
250 | 80-120 | 40-1600 | 600-6000 | 500-1200 |
300 | 100-1800 | 50-2000 | 1000-10000 | 600-18000 |
3.2 工况条件下流量范围的选择
口径不同、介质不同，多勒气体质量流量传感器、变送器的测量范围不尽相同，特殊介质的选型须计算确定。
3.2.1 气体流量范围的选择
多勒气体质量流量计的上限流量一般不53D7介质压力和温度的影响，流量范围主要是取决于介质的工况密度和运动粘度，因此流量范围的确定实际就是核算可用的下限流量。
计算 1：首先计算由密度决定的工况下限流量QP公式
式中： Qp：在该介质工况密度下仪表的下限流量
Qo：参比条件下仪表的下限流量（m3/h）
ρo：参比空气密度，ρo=1.205kg/m3
ρ：被测介质工况密度（kg/m3）
计算2： 核算由运动粘度决定的下限流量Qv公式
Qv=Qo×v/vo（m3/h）
式中：
Qv：用于该介质时的下限流量
Qo：参比条件下的下限流量；（m3/h）
Vo：参比粘度，15kgm/S2
V：被测介质工况粘度（kgm/S2）
比较Qo与Qv，比较大的流量作为气体实行下限流量。
3.2.2 液体流量范围的选择
液体的流量范围见表（二）。若测量的介质不是ρ=1000kg/m3可按公
式（3）进行计算选取。
3.2.3 蒸汽流量范围的选择
饱和蒸汽：请参照表（三）进行选择。
过热蒸汽：通过表（四）可查得压力和温度对应的密度，取表（三）相
近的密度的流量范围，即可确定其为该过热蒸汽的流量范围。
三：饱和蒸汽质量流量范围表（kg/h）
表四：过热蒸汽相对于压力和温度的密度(Kg/m3)
压 力MPa | 温度（℃） | |||||
150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | |
0.1 | 0.52 | 0.46 | 0.42 | 0.38 |
|
|
0..15 | 0.78 | 0.70 | 0.62 | 0.57 | 0.52 | 0.49 |
0.2 | 1.04 | 0.93 | 0.83 | 0.76 | 0.69 | 0.65 |
0..25 | 1.31 | 1.16 | 1.04 | 0.95 | 0.87 | 0.81 |
0.33 | 1.58 | 1.39 | 1.25 | 1.14 | 1.05 | 0.97 |
0.35 | 1.85 | 1.63 | 1.46 | 1.33 | 1.22 | 1.13 |
0.4 | 2.12 | 1.87 | 1.68 | 1.52 | 1.40 | 1.29 |
0.5 |
| 2.35 | 2.11 | 1.91 | 1.75 | 1.62 |
0.6 |
| 2.84 | 2.54 | 2.30 | 2.11 | 1.95 |
0.7 |
| 3.33 | 2.97 | 2.69 | 2.46 | 2.27 |
0.8 |
| 3.83 | 3.41 | 3.08 | 2.82 | 2.60 |
1..0 |
| 4.86 | 4.30 | 3.88 | 3.54 | 3.26 |
1.2 |
| 5.91 | 5.20 | 4.67 | 4.26 | 3.92 |
1.5 |
| 7.55 | 6.58 | 5.89 | 5.36 | 4.93 |
2.0 |
|
| 8.968 | 7.97 | 7.21 | 6.62 |
2.5 |
|
| 11.5 | 10.1 | 9.11 | 8.33 |
3.0 |
|
| 14.2 | 12.3 | 11.1 | 10.1 |
3.5 |
|
| 17.0 | 14.6 | 13.0 | 11.8 |
4.0 |
|
|
| 17.0 | 15.1 | 13.6 |
4、安装条件
4.1传感器应水平或垂直安装(液体的流向自下而上)在与其公称通径相应的管道上。
4.2传感器上游和下游应配置一定长度的直管段，其长度应满足下表所示的要求。
直管段长度配置
上游管道形式 | 上游直管段长度 | 下游直管段长度 |
同心管全开闸阀 | ≥12DN |
≥5DN
|
同心收缩全开闸阀 | ≥15DN | |
一个900弯头 | ≥20DN | |
同一平面二个900弯头 | ≥25DN | |
不同平面二个900弯头 | ≥40DN | |
调节阀、半开闸阀 | ≥50DN |
4.3在传感器的上游侧不应设置流量调节阀
4.4如上游直管段长度不能满足上表要求，建议用户在上游侧管道中安装流体整流器
4.5传感器不要安装在有强烈振动的管道上，以免影响精度，如传感器在有振动的管段
上安装使用时，可采取下面措施来减小振动带来的干扰；
a.要在传感器上游2D处加装管道固定支撑点
b.在满足直管段要求前提下，加装软管过渡
4.6传感器安装在高温管道上时，如果保温不好，传感器须垂直向下安装。
4.7多勒气体质量流量传感器在安装过程中不允许用硬物撞击，否则将影响计量精度，甚至损坏仪表。
4.8当测量的介质需对温度和压力进行修正时，应在传感器后3—5DN处作取压点，在
传感器后5-8DN处作取温点。(如图1.3)
5.2接线
5.2.1接线导线选用3×0.5mm2或2×0.5mm2（Iout4~20mA电流输出型）屏蔽电缆
5.2.2导线与接线端子连接必须可靠
5.2.3电源负端（OV）应可靠接地；如果系统不允许OV端接地，可在OV端与大地
间接一支47μF/50V电解电容。
6、插入式流量计的安装
1、在管路上选择插入式多勒气体质量流量计安装地点时应保证上游直管段长度≥15D，下游直管段≥5D。
2、在管道用气割方法开一个Φ100mm的圆孔，孔的周边应无毛刺，以保证探头顺利通过。
3、在管道圆孔处焊上法兰短管，焊时应注意垂直方向，焊后要求轴线与管道轴线相正交，且法兰短管的延长线通过管道横面的圆心。（见图4）
4、多勒气体质量流量计下连接法兰以下插入杆的长度Y值的确定，应以出厂实际标准为准，用户可不需调整，如特殊情况下，在计算插入深度时，应视直管段长度和工况介质等情况，可作适当调整。一般在测量管直段足够长或测量管道口径为400mm以上时，有先采用平均流速点测量法，这种方法测量精度基本不受雷诺数变化影响，探头的插入深度为Y=0.25R-0.25D（R为测量管道半径,D为测量管道通径）。当测量管直管段较短或测量管道口径为400mm以下时（包含400mm）时，采用中心流速点测量法，插入深度为Y=0.5D（见图3，图5）。在测量深度确定后，可在安装之前将插入杆调整好长度，定准冲点方向标志，保证漩涡发生体的方向同测量管道流向按图3要求*（见图3），这时可将流量计同螺栓连接固定在法兰短管上。
5、在法兰之间应安装密封垫（见图3），常温用橡胶板，高温用石棉板等耐热材料。
6、不断流装卸方法（带球阀），拆卸时，首先旋松紧定螺钉
4，再松KAI锁紧螺母
?5，然后向上推动插入杆，直到探头位于球阀上部的极限位置上，这时刚好能使球阀关闭。再拆卸上连接法兰8，螺栓12和螺母11，然后将流量计端下，安装流量计的顺序则与拆卸时相反。
7、现场显示型多勒气体质量流量计使用说明
基本概述
VT3W/2WE 三线/二线制E系列显示电路是多勒气体质量流量计的新精简型电路，其放大电路为模拟式。可在常规的流量范围内准确测量气体、液体和蒸汽的流量而不受流体物理性质的影响。可通过人工设定适应各种口径和各类测量介质。
数据后处理和信号远传电路分为三线制和二线制。三线制可带RS485通讯，并可采用电池供电。二线制用4-20mA电流输出并可提供隔离的原始脉冲输出。其设计及使用方面有以下突出的优点：
1. 测量液体、气体和蒸汽时可设置密度、温度和压力修正，将工况流量直接转换成质量流量或标准状态下的体积流量。7种补偿算法可满足常用流量补偿计算。
2. 128×64点阵LCD液晶就地显示瞬时和累计流量，及测量的频率和输出电流。
3. 显示数据丰富直观。按通用操作原则的菜单，用汉字提示,清晰直观，操作简单。
4. 电路采用表面贴装工艺，用开关设定各口径介质；结构紧凑，可靠性高。
5. 探头和电路部件通用互换。VT3WE三线制可电池供电，工作时间超过2年。
6. VT2WE用4-20mA模拟电流信号输出，并带有三线脉冲信号。
7. VT3WE加RS485通讯可满足用户多种需要。
RS485采用8~16字节短报文寻址的PYMC通讯协议。仪表编号01-99。按通讯协议依地址可上传瞬时、累积流量，频率等各种测量数据。
仪表接线
警告：接线前应先断开外电源，决不允许带电接线！！！
仪表接线在放大板上，大端子为*的主接线端子，小端子为附加功能接线的辅助端子。
VT2WE二线制电路接线
1、主供电和输出信号接线端子（左侧2位吊框旋压式端子）
+24V | -24V | V+ | F | 0V |
“+24V”：为15~24V电源“+”端
“-24V”：为4~20mA电流输出端
“+24V”接+24V外电源，电流输出从“-”端流出至计算机或显示表的取样电阻，经过取样电阻等负载后流回到电源“-”端。
脉冲输出接线：
V+： 接脉冲输出供电的电源“+”端（+12V）
F ： 为脉冲输出信号端
0V： 接脉冲输出供电的电源地“-”端
此脉冲输出必须在主电流回路供电的情况下使用，输出为带50Hz切除的无修正光隔离原始脉冲，通常在标定时使用；输出信号为含1K5上拉电阻的集电极开路输出。
系统接线图可参见附图 “VT2WE二线制电路接线图”
本安防爆型多勒气体质量流量计的防爆标志为Exia II CT2-T6，它与显示仪表或计算机等关联设备之间必须加防爆安全栅。防爆型多勒气体质量流量计安装于危险场所，安全栅、显示仪表、供电电源、计算机等关联设备必须安装在安全场所。具体接线请参看防爆安全栅厂家提供的接线说明及附图。
用户菜单操作
（一）、工作屏
接通电源后，仪表首先自检，完成后进入屏1的工作主显示状态。
xxxxxx.xxm3 xxxx.xxm3/h F=xxx.xxHz Iout=x.xxmA |
图表 1 VT2WE两线制工作屏1界面
从上到下：
*行：累计总量；可保留小数后2位显示，小数点自动进位。流量单位同瞬时流量单位的非时间部分*
第二行：瞬时流量；保留小数后2位，流量单位详细见菜单设置
第三行：流量信号频率值；显示F=XXXX.XX Hz。保留2位小数显示。
第四行：输出电流值；显示I= XX.XX mA，保留2位小数显示（仅2W型）
按 “<” 键或者“+”健在工作屏2与工作屏1之间切换
T=xxx.x℃ P=xxx.xxkPa 输入密码：xx |
从上到下：
*行：温度设置值；用于温度补偿有关的计算。
显示T≡999.9℃。保留1位小数显示。
第二行：压力设置值；用于压力补偿有关的计算。
显示P≡99999.99kPa，保留2位小数显示。
第三行：进入设置态的密码。
按“E”键进入密码输入初始状态；
按“S”键取消密码输入状态，进入屏二副界面显示状态；
按“+”键在输入状态下，循环改变光标当前值；
按“<”移动当前输入光标位置；
在输入状态按“E”键，提交密码输入。如果密码正确，则进入对应的菜单，如果密码不正确，则返回到输入初始状态。
T=xxx.xx℃ P=xxx.xxkPa 输入密码：0 |
密码：用户菜单密码22
（二）、用户参数设置
1、输入操作
在输入状态下：
按“S”键，退出输入状态。
按“E”键，确认保存输入。
按“+”键，循环改变当前输入光标处的数值或者符号、小数点。
按“<”键，将当前输入光标向右移动一位。
输入zui多输入8位数据（包括符号、小数点）。
2、菜单操作
在菜单浏览中按“+”键向下翻菜单；按“<”键向上翻菜单
在菜单浏览中，按“E”键，进入子菜单。
在菜单浏览中，按“S”键，返回工作屏2界面。可以通过“<”键和“+”键在工作屏1和工作屏2之间切换。
在子菜单中，按“S”键，退出子菜单，返回菜单浏览
在子菜单中，按“E”键，进入子菜单修改状态。
在子菜单修改状态中，如果是通过选择项修改，则按“+”键向下选择；按“<”向上选择，选择后按“E”键确认。
在子菜单修改状态中，如果是输入方式修改，则按照输入操作进行修改。
在子菜单修改状态中，按“S”键返回子菜单。
3、设定方法
密码确认后，即可进入参数设置状态，根据不同的测量要求，选择设置不同的工作模式，同时设置相应的仪表参数。用户菜单密码为22。
打开表前盖，按表1定义依次按选择需要的设定的参数菜单，进入菜单修改状态
注意事项：参数设置时，显示内容需按“E”键确认后才可存入，否则设置无效
用户参数设定菜单
子菜单 序号 | 菜单显示 | 意义 | 选择项或数值范围 |
1 |
流量单位选择 |
流量单位选择 （默认0） | 0：m3/h 1：m3/m 2：l/h 3：l/m 4：t/h 5：t/m 6：kg/h 7：kg/m |
2 |
算法选择 |
算法选择 （默认0） | 00：常规体积流量 01：常规质量流量 02：常规气体体积流量 03：常规气体质量流量 04：饱和蒸汽温度补偿 05：饱和蒸汽压力补偿 06：过热蒸汽温压补偿 |
3 | 流量系数 | 流量系数 （默认3600） | 设定仪表系数，单位为P/m3 |
4 | 满度输出流量 | 满度输出流量 （默认1000） | 当仪表输出4~20mA模拟信号时必须设定 该值，且不得为0，单位与流量单位* |
5 | 密度设置 | 密度设置 （默认1.0） | 当算法选择设置为质量流量（01、03） 时，必须设置此项，单位为kg/m3 |
6 | 温度设置 | 温度设置 （默认0.0） | 设定温度计算值，当选择02、03、04、06 算法时，必须设置此项。单位为摄氏度 |
7 | 压力设置 | 设置气体 压力 （默认101.325） | 设置气体压力计算值，当选择 02、03、05、06算法时，必须设置此项。 单位为kPa （真空为0.0将导致流量为0） |
8 | 下限切除流量 | 设置切除脉冲 输入百分比 默认（1%） | 数值在0~100之间 |
9 | 485 Address | 设置RS485 通讯序号 （默认0） | 仅VT3WE型仪表进行RS485通讯时 需设定此项，且不能与同一系统内 其他设备相同，范围为0~31 |
10 | 阻尼时间 | 设输出电流 阻尼时间 （默认为4s） | 仅VT2WE型 设电流输出阻尼时间，用 于避免输出电流随流量波动太大 范围为2~32 |
11 | 清零累计量 | 清零累计量 | 若要清零累计量，选择YES 并按“E”键即可 |
8、常见故障现象及解决方法
常见故障现象 | 原 因 | 解决办法 |
测量误差大 | 1)直管段长度不足 2)供电电压变化过大 3)仪表超过检定周期 4)传感器与配管内径差异较大 5)安装不同心或是密封垫凸如管 内 6)传感器玷污或损伤 7)有两相流或脉动流 8)管道有泄露 | 1)加长直管段或是加装调整器 2)检查电源 3)及时送检 4)检查配管内径修正仪表系数 5)调整安装，休整密封垫 6)清洗或更换传感器 7)排除两相流或脉动流 8)排除泄露 |
输出信号不稳 定和不规则 | 1)有较强的电干扰信号 2)传感器玷污或受潮，灵敏度降 低 3)传感器受损或是引线接触不好 4)出现两相流或脉动流 5)管道震动的影响 6)工艺流程不稳 7)传感器安装不同心或是密封垫 凸人管内 8)上下游阀门扰动 9)流体未充满管道 10)旋涡发生体有缠绕物 11)存在气穴现象 | 1)加强屏蔽和接地 2)清洗或更换传感器 3)检查传感器及引线 4)加强工艺流程管理，消除两相 流或脉动流 5)采取减振措施 6)调整安装位置 7)检查安装情况，改正密封垫内 径 8)加长直管段或是加装调整器 9)更换传感器的安装地点和方式 10)消除缠绕物 11)降低流速，增加管内压力 |
测量管泄露 | 1)管内压力过高 2)传感器的公称压力选择不对 3)密封件损坏 4)传感器被腐蚀 | 1)调整管压，更改安装位置 2)选用高一档公称压力传感器 3)更换密封垫 4)采取防腐和保护措施 |
传感器发出 异常叫声 | 1)流速过高，引起强烈颤动 2)产生气穴现象 | 1)调整流量或更换口径大的仪表 2)调整流量和增加液体压力 |
附录 用户咨询单
LUGB-2型多勒气体质量流量传感器
用户咨询单
订货单位：(盖章) ：
地址： ： ：
被测介质： 密度： Kg/m3：
温度范围： ℃ 压力范围： Mpa
流量范围： m3/h或Kg/h
要计量的方式是：
□工况体积流量 □标况体积体积 □质量流量
管道状况：□水平 □竖直 □倾斜
管径：内径： mm 外径： mm
表前管道状况：□单弯头 □阀门 □缩管 □扩管 □双弯 □直管
环境温度：zui低： ℃ zui高： ℃
防爆要求：□无 □有 (防爆级别： )
安装场所：□露天 □室内
有无电磁干扰：□无 □有
传感器与显示仪表距离：
