涡街流量计说明书.docx
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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
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19
一、脉冲输出型（不带液晶显示表头）19
二、4~20mA输出型（不带液晶显示表头）20
3、智能型（带单排液晶显示表头）25
4、智能型（带双排液晶显示表头内部供电锂电池）27
五、智能型（带双排液晶显示表头外部供电4～mA输出）31
九、故障排除33
十、定货须知34
一、概述
LUGB涡街流量传感器是一种采纳压电晶体作为检测元件的新型应力式流量测量仪表，适用于各类气体、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、稳固性高等优势。
传感器的型号规格代码说明见表1。
二、技术参数
1、利用条件
环境温度：
-40～55℃
相对湿度：
5%～90%
大气压力：
86～106kPa
2、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：
精度品级：
级，级，级
重复性：
≤%，%,%
本体材质：
1Cr18Ni9Ti
负载电阻：
＜750Ω
供电电源：
锂电池
输出信号：
脉冲,4～20mA.DC,RS-485
流速范围：
液体～6m/s,气体5～60m/s
流量范围：
见表2
防爆品级：
iaIICT1-6本安型（与齐纳平安栅配套利用）
防护品级：
IP65
结构型式：
一般型智能型（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2LUGB涡街流量传感器流量范围图表
公称通径
DN（mm）
流量范围（m3/h）
液体
气体
蒸汽
15
～4
4～40
3～30
20
～6
6～60
6～50
25
1～10
10～100
9～80
32
～16
16～160
15～130
40
～26
23～230
20～200
50
4～40
40～400
32～320
65
6～80
60～600
54～540
80
10～110
100～1000
82～820
100
18～180
160～1600
128～1280
125
26～260
260～2600
200～2000
150
40～400
360～3600
290～2900
200
70～700
680～6800
590～5100
250
100～1000
1000～8000
930～8000
300
150～1500
1500～11500
1330～11440
350
200～2000
2000～15600
1800～15600
400
250～2500
2500～20000
2400～20000
500
400～4000
4000～30000
3700～31800
600
500～5000
5000～45000
5300～45800
700
700～7000
7000～60000
7300～62300
800
900～9000
9000～80000
9500～81400
1000
1400～14000
14000～120000
14800～127200
说明:
一、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—是表压为的干饱和蒸汽
-3-
传感器的流量范围受介质密度和粘度的阻碍，当介质状态不同或为其它介质时，流量范围按以下方式确信：
下限流量：
Qminρ=Qmin·（m3/h）
Qminv=6×104v·D（m3/h）
式中：
v=μ/ρ（m2/s）
式中：
Qminρ—依照介质密度计算得出的下限流量（m3/h）
Qminv—依照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）
μ—动力粘度（Pa·S）
ρ—工况密度（kg/m3）
ρ1—密度（水：
1000空气：
蒸汽：
）（kg/m3）
比较Qminρ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。
一样情形下，液体的上限流速为6m/s,气体或蒸汽的上限流速为45m/s。
二、传感器在不同的流量下的阻力损失可按下式计算：
△P=×10-6ρ·V2
式中，△P—压力损失（MPa）
ρ—介质密度（kg/m3）
V—管内平均流速（m/s）
-4-
3、测量介质为液体时，为避免气体和气蚀，流体的工作压力应知足下式要求：
P＞△P+
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（Nm3/h）（压力为温度为0℃）
P—工作状态的压力（MPa）
t—工作状态的温度（℃）
ρ—工作状态的密度（kg/m3）
ρN—标准状态的密度（kg/m3）（压力为温度为0℃）
G—工作状态的质量流量（kg/h）
-5-
三、工作原理
涡街流量传感器的大体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大体相同。
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，在柱体双侧交替产生旋涡，旋涡不断产生和分离，在柱体下游便形成了交织排列的两列旋涡即“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大体无关的常数，Sr:
～。
-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，从而取得流量Q。
-7-
式中：
Q——瞬时流量（L/S）
F——频率（Hz）
k——流量系数（1/L）
旋涡交织分离，在柱体双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、滤波和信号整形处置后，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必然体积的被测流体。
一段时刻内的输出总脉冲数，将代表这段时刻内流过传感器的流体整体积。
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3LUGB涡街流量传感器外形结构尺寸（mm）
公称通径
DN
卡装式
法兰式
插入式
总长L
外径D
总高H
总长L
外径D
总高H
总长L
总高H
15
80
76
385
20
80
76
385
25
80
76
385
32
80
76
385
40
80
76
385
50
80
86
395
65
80
102
410
80
80
112
420
100
80
132
440
125
80
175
484
150
80
202
510
206
300
560
200
100
258
567
206
360
620
250
120
311
620
206
425
685
50
532
300
140
362
670
206
485
745
50
558
350
50
584
400
50
608
500
50
660
600
50
710
700
50
755
800
50
805
1000
50
905
说明：
1、测量介质为蒸汽，总高H+100mm
2、卡装式传感器需要配套专用的或凹面法兰，法兰尺寸见表5。
3、法兰式的外径D是公称压力为的法兰外径，按JB81-59标准配套法兰。
-10-
五、安装
一、安装地址的选择
① 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，应采取隔热和通风方法。
② 环境空气：
幸免将流量计安装在含侵蚀性气体的环境中，如只能安装在含侵蚀气体的环境中，那么需提供充分的排风方法。
③ 机械振动和冲击：
流量计的结构是牢固的，可不能因振动而损伤，但振动会产生干扰信号，假设管道上的振动和冲击强烈，而介质流速又低，那么可能致使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5~20Hz的振动频率下，要求振动加速度不大于1g，不然应有采取减震方法。
例如在流量计安装处震源来向的管道上加装固定支撑架。
④ 危险场所：
防爆型流量计安装在危险场所，必需符合iaIICT1-6标准。
安装人员必需无条件服从《中华人民共和国爆炸危险场所电气平安规定》，严格依照防爆电气设备的安装要求进行操作。
二、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
5D
90℃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=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
M16×165
40
39
145
110
85
77
46
18
4
18
M16×165
50
49
160
125
100
87
58
18
4
20
M16×165
65
64
180
145
121
103
76
18
6
22
M16×165
80
79
195
160
135
113
90
18
8
22
M16×165
100
99
230
190
160
133
109
23
8
24
M20×180
125
125
270
220
188
176
134
25
8
26
M22×190
150
149
300
250
218
203
161
25
8
28
M22×190
200
207
360
310
278
259
221
25
12
30
M22×210
250
259
425
370
332
312
275
30
12
32
M27×240
300
309
485
430
390
363
328
30
16
36
M27×270
PN=MPa
25
25
145
110
85
77
33
18
4
18
M16×165
40
39
145
110
85
77
46
18
4
18
M16×165
50
49
160
125
100
87
58
18
4
20
M16×165
65
64
180
145
121
103
76
18
6
24
M16×165
80
79
195
160
135
113
90
18
8
24
M16×170
100
99
230
190
160
133
110
23
8
26
M20×180
125
125
270
220
184
176
140
27
8
28
M24×190
150
149
300
250
218
203
161
27
8
30
M24×190
200
207
375
320
282
259
222
30
12
38
M27×240
250
259
445
385
345
312
278
34
12
42
M30×270
300
309
510
450
408
363
330
34
16
46
M30×290
-12-
3、传感器的安装
①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，传感器应尽可能幸免安装在调剂阀、半开闸阀的下游。
一样情形不在扩大管后安装流量传感器。
2传感器可垂直、水平或其它任何角度安装，但必需保证被测介质满管。
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。
3需要在传感器周围装设取压或测温点时，取压点应在传感器前1D之外。
测温点应在传感器后5D之外。
4被测介质流向必需与传感器流通本体上的流向箭头标志一致。
5检测放大器与传感器是依照测量范围和公称通径配套的，不能互换。
6安装卡装式流量传感器时，必需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、螺母可定货时一路订购，法兰及螺栓尺寸见表5。
7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，法兰尺寸依照JB81-89标准，密封垫不能突入管道内。
8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），带法兰短管必需垂直被测量管道，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，现在必需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定货时提供，以便确信传感器插入杆实际的长度。
假设需要带球阀，可在定货时提出。
用户自配时，必需提供球阀的长度。
9安装防爆型流量传感器时，应先在平安场所将传感器与关联设备连接通电，检查无缺点、无端障以后再进行现场安装。
安装时，必需与齐纳平安栅连接，组本钱安防爆系统。
严格遵守《中华人民共和国爆炸危险场所电气平安规定》，任何情形下不许诺用铁锤敲击传感器本体，不许诺传感器由高空坠落撞击地面或实物。
-13-
六、接线
传感器必需有良好的接地，接地电阻应小于10Ω,不许诺与其它电气设备连接在同一地线上。
依照传感器的输出形式有以下几种接线方式：
1、脉冲输出
-14-
2、4~20mADC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，必需与地线靠得住连接。
2、敷设电缆时，应幸免外界电磁场的干扰，电缆散布电容和电感应别离小于和1mH。
3、电缆屏蔽层必需在平安场所接地。
4、平安栅必需依照平安栅的利用要求安装在平安场所。
5、安装进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
传感器在出厂前通过调试和标定后，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，每升体积的流体通过传感器时产生的脉冲数（1/L）。
传感器在安装时，应依照利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
1
L
（升）
Kt=K·[×10-5（t-20）]（1/L）
2
m³
（立方）
Kt=K·[×10-5（t-20）]×10³（1/m³）
3
Kg
（千克）
Kt=K·[×10-5（t-20）]×10³/ρ（1/kg）
4
T
（吨）
Kt=K·[×10-5（t-20）]×106/ρ（1/T）
5
Nm³
（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（℃）
ρ——工作状态的密度（kg/m³）
P——工作状态的压力（MPa）
Nm³——标准状态（P=、t=0℃）的体积（标准立方米）
-18-
八、设置和调整
一、脉冲输出型（不带液晶显示表头）
该传感器的电路部份由放大板组成，调整好放大板的灵敏度，能够起到抑制振动及其它干扰作用，避免在振动强烈的场合，引发信号的误触发，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利用仪表适应工作状况，使其工作在最正确状态，实现以下两个技术要求：
a、使传感器在利用条件下取得有规那么的、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观看到的信号波形是较规那么的（叠加有不大的噪声信号）正弦波。
信号频率稳固，且随流量转变而转变。
如TP1信号不正常，应通过改善接地排除电气干扰，减弱机械振动噪声阻碍或纠正管道安装对中不良，法兰垫片放置不妥等使信号质量取得改善。
为达到输出脉冲信号均匀持续、无多触发漏触发觉象，可用双踪示波器同时观看TP2和TP3的波形并相互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形下进行，打开传感器前盖，用示波器观看TP3波形，如无流量时有方波信号，那么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，如灵敏度调得太低，那么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形下，顺时针方向旋转W2提高灵敏方式直到显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形，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。
二、4~20mA输出型（不带液晶显示表头）
该传感器的电路部份由电源板、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→KB）,具体方式如下：
①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（HZ）
J----倍乘系数（10HZ100HZ1000HZQmax---工作状态下的最大体积流量（m3/h）
Kt---仪表系数（换算公式见表6）
②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（×），第2位（×），第3位（×）和第4位（×）。
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=一、J=10、J=100。
依照计算取得的倍乘系数J，通过相应的一对插针上下短接，完成设置。
-21-
应用举例
例ADN150传感器，流量系数K=L，测量介质为饱和蒸汽，Gmax=4000kg/h，P=，t=165℃,ρ=3.667kg/m3要求输出4~20mADC信号，计算变换系数KB和倍乘系数J。
计算：
例BDN80传感器，流量系数K=L，测量介质为紧缩空气，Q=600Nm3/h，P=，t=50℃。
要求输出4~20mADC信号，计算变换系数KB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
1零位
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-N1-2两头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4mADC。
2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-N1-2两头子之间应有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20mADC（改变量程时，必需从头设置系数KB和J）。
-23-
③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-N1-2两头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。
④灵敏度
当实际流量大于传感器的下限时，用示波器检测TP3-N1-2两头子之间输出的信号应为持续不中断的脉冲方波。
假设信号不持续或无信号，可通过调整W2灵敏度电位器来达到输出持续脉冲方波信号。
无流量或小于下限流量时，假设有中断的方波信号输出，那么多由振动干扰造成，可调整W2恰好达到无信号输出。
⑤阻尼
放大板上有两只拨动阻尼开关，能够调整输出信号的阻尼时刻，减小输出信号的波动，将输出电流稳固下来。
阻尼开关的状态所对应的电路响应时刻见表7。
表7阻尼开关状态对应的电路响应时刻
序号
开关1
开关2
电路响应时间（
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