LUGB 智能涡街流量计

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智能涡街流量计的基本原理是卡门涡街原理，即“涡等旋涡分离频率与流速成正比”。

流量计流通本体直径与仪表的公称口径基本相同，如图一所示，流通本体内插入有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。

当被测介质流过柱体时，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：0.17～0.18。

图一 圆管内的涡街

智能涡街流量计的设计柱宽d与流通管直径D具有固定的比值，因此，流经管内的平均流速V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，从而测得流量Q：

Q=3600F·V （m³/h）

式中：F——流量计流通本体的流通面积（m²）

V——流量计流通本体的平均流速（m/s）

旋涡交错分离，在柱体两侧及柱体后面的尾流中产生脉动的压力，设在柱体内部（或后面）的检测探头受到这种微小的脉动压力的作用，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。流量计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流量计的流体总体积。

1、使用条件及技术参数

环境温度：-40℃～55℃； 相对湿度：5%～90%；

大气压力：86～106kPa；

被测流体是单相流体或可以认为是单相的流体；

流量计上下游有符合表1规定的直管段。

表1 仪表安装的直管段要求（D为管道内径）                       表1

管道情况	上游	下游
同心收缩管，全开闸阀	15D	5D
90°直角弯头	20D	5D
同平面两个90°弯头	25D	5D
半开闸阀	50D	5D
不同平面两个90°弯头	40D	5D
带整流管束	12D	3D

2、技术参数

公称通径：25～300mm；              公称压力：2.5MPa、4.0MPa；

测量介质：液体、气体、蒸气；       精度等级：1.0级；

介质温度：-40℃～+300℃；          重复性：≤0.2%；

线性度：≤±1.0%；                 本体材质：1Cr18Ni9Ti；

连接方式：法兰卡装式；             负载电阻：zui大负载电阻不超过350Ω

供电电源：24VDC；                  输出信号：电流脉冲；

流量范围：见表2及其说明A与B

表2 LUGB系列流量计范围表                                       

表2

对于气体是在温度为0℃，1个标准大气压下的空气（ρ₀=1.293kg/m³）；

对于液体是为4℃的水（ρ₀=1000kg/m³）；

对于蒸汽是压力为0.4Mpa的干饱和蒸汽（ρ₀=2.1628kg/m³）；

当介质条件不是上述条件或用于其它介质时，流量计的流量范围受到密度和粘度影响。此时，流量范围按以下方法确定：

说明：A、下限流量：

（1）      可根据表2给出的下限流量Qmin，基准介质密度ρ₀（气体ρ₀=1.293kg/m³；液体ρ₀=1000kg/m³；蒸汽ρ₀=2.1628kg/m³）和使用介质密度ρ，按下式计算不同使用介质密度下限流量Qminρ；

Qminρ=Qmin ρ₀/ρ（m³/h）

（2）    可根据使用介质的运动粘度ν，按下式计算粘度下限流量Qminν

Qminν=6νD ×10⁴（m³/h）

式中：D——管道内径（mm） ν——运动粘度(m²/s)

比较Qminρ和Qminν，其中取数值较大的一个作为该型号流量计在该种介质使用时的下限流量。

说明：B、上限流量

各种不同介质的使用上限流量如表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。

注2：智能涡街流量计的阻力系数Cd=2.2：流量计在不同的流量下的阻力损失可按下式计算：

式中：△P——阻力损失（Pa）

      ρ——介质密度（kg/ m³）

       V——管内平均流速（m/s）

注3：使用介质为液体时，为防止气化和气蚀，应使流量计处的流体压力P满足下式要求：

P＞2.6△P+1.25Ps

式中：△P——压力损失计算值；

      Ps——与工作温度对应的该液体的饱和蒸汽压(kPa)；

      P——流体压力（kPa）

图二 传感器的结构图

1、盖子；2、外接导线端子；3、外接导线引出孔；4、探头引线；5、放大器壳体；6、放大器线路板；7、压紧螺塞；8、钢垫圈；9、橡胶密封垫；10、支承杆；11、锁紧螺母；12、M6内六角螺栓；13、垫圈φ6；14、流通本体；15、旋涡发生体（△柱或T形柱）；16、上游工艺管道；17、M5内六角螺栓；18、垫圈φ5；19、探头；20、密封垫圈；21、石棉橡胶垫圈；22、凹面安装法兰；23、双头螺栓螺母；24、下游工艺管道。

1、流量计的结构

如图二所示LUGB系列智能涡街流量计由流通本体14、三角柱15、检测探头19，连接支承杆10和检测放大器壳体5与电子线路板6，以及其它配件组成。被测流体从流通本体流过时，检测探头测出旋涡分离信号，检测放大器则将信号放大和变换，输出供二次表接收的频率信号。连接杆不仅起连接作用，并且还起到屏蔽及散热作用。

2、流量计的结构尺寸

各种不同口径规格的流量计的结构尺寸见图三和表3。

表3 流量流量计的结构尺寸(mm)

图三 传感器的结构尺寸

（一）    配套：

1、与LUGB应力式智能涡街流量计配套使用的二次仪表SXL系列产品，可按使用功能进行选用。有关二次仪表的一些具体参数及使用方法另见其安装使用说明书。

（二）    安装

1、安装地点的选择

（1）    环境温度：流量计的工作环境温度不低于-40℃，不高于+55℃。如受到生产设备的热幅射时，应采取隔热和通风措施。

（2）    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性气体的环境中，是需提供充分的排风措施。

（3）    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，或采取减振措施。例如在流量计安装处振源来向的管道上加装固定支撑架。

（4）    其它：流量计安装地点周围应有充裕的空间，安装在高处流量计应尽量有工作平台，以便于安装和维修。此外，为了维护检查方便，附近应有可供测量仪器用的交流220V电源插座。

2、管道安装与要求

（1）    流量计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1的要求。

（2）    在规定的直管段长度内，管道入流段与出流段目测应是平直的。为保证被测介质满管，流量计应尽量避免安装在调节阀、半开闸阀的下游。一般情况下不在扩大管后安装流量计。

（3）    本流量计可垂直、水平或其它任何角度安装，将流量计安装在垂直或倾斜管道上时，流体流向应是自下而上的。

（4）    需要流量计附近装设取压或测温点时，取压点应在流量计前1D以外。测温点应在流量计后5D以外。

3、涡街流量流量计的安装

（1）    被测介质流向必须与流量计流通本体上的流向箭头标志一致。

（2）    检测放大器与流量计是按照测量范围和公称通径配套的，不能互换。

（3）    安装卡装式流量计时，可通过专用凹面保证管道和流量计流通本体同心，并注意密封垫不能深入管中。

安装用的凹面法兰和双头螺栓、螺母可订货时一起订购。当用户自己解决时，法兰尺寸、双头螺栓的长度参看图四和表4及表5。

图四 凹面法兰尺寸图