压缩空气流量计
金湖奥科仪表有限公司
： 李
智能涡街流量计
关键字：压缩空气流量计,涡街流量计,LUGB涡街
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主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能*稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较*、理想的流量仪表。应力式涡街流量计是一种采用压电晶体作为检测元件，输出与流量成正比的标准信号的流量仪表。该仪表可以直接与智能流量积算仪配套使用，也可以与计算机及集散系统配套使用，对不同介质的流量参数进行测量。该仪表根据流体涡街的检测原理，其检测涡街的压电晶体不与介质接触，仪表具有结构简单、通用性好和稳定性高的特点.
在流体中设置三角形旋涡发生体，则在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:
斯特罗哈尔数Sr与雷诺数Re之间的关系如图2所示:在曲线平缓的范围内旋涡的发生频率与流速成正比,并且不受流体的密度、粘度等介质参数的影响，因此，只要知道了斯特罗哈尔数，通过检测出旋涡的发生频率，就可以正确地测量流量。
LUGB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，结构牢靠、简单。
★ 测量范围宽，准确度高。
★ 压力损失小。
★ 脉冲信号输出。
★ 计量成本低。
LUGB涡街流量计产品型谱:
例：型号LUGB——2310表示：
应力式涡街流量传感器，法兰卡装式，气体介质，口径100。
二、基本参数
2.1 测量介质： 液体、气体、蒸汽（传感器与介质接触部分的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢，可适用于多种腐蚀性介质） 2.2 规格： 2.2.1 Φ25 Φ32 Φ40 Φ50 Φ65 Φ80 Φ100 Φ125 Φ150 Φ200 Φ250 Φ300 2.3 准确度 1.0级 1.5级 2.5级（插入式） 2.4 量程： 1：6 1：8 1：10 2.5流量测量范围： 液体：0.4～7m/s 气体：5～60m/s 蒸汽：5～70m/s 2.6雷诺数测量范围： 正常雷诺数（Re）范围：2×104～7×106 扩展雷诺数（Re）范围:1×104～7×106 |
2.7阻力系数： Cd≤2.4 2.8介质压力 ≤2.5Mpa 2.9介质温度 :-40～+160℃ -40～+280℃ -40～+350℃ 2.10允许振动加速度：≤0.2g 2.11输出信号： 低电平≤1V,高电平≥6V，频率范围2～3000Hz 2.12供电电源： 24VDC≤20mA;12VDC≤10 mA |
技术要求
3.1 工作条件 传感器可在3.2下正常连续工作 3.2 环境条件 3.2.1环境温度：-40～+55℃ （非防爆场所） 3.2.2环境湿度：≤85％（相对湿度） 3.2.3大气压力：86～106Kpa 3.3安装指南： a)传感器安装在管道上的位置一定要选振动小的地方，振动加速度不能大于0.2g，如大于需要采取减震措施。 b)传感器的上游侧和下游侧必须有足够的直管段见示意图3。 |
图3
c） 对于卡装连接仪表，法兰焊后必须保证法兰的端面与管道垂直，内表面光滑，见图4
d) 传感器可水平、垂直或倾斜安装在直管上，当垂直安装测液体时，液体必须由下而上流动。
e) 当在涡街流量传感器同压力传感器和温度传感器组成测量系统时，其压力、温度测量点的位置如图5。
图5
f) 涡街流量传感器安装步骤可参考方法A或方法B（以法兰卡装型为例）：
方法A：（见示意图6）
Ⅰ 选定安装位置，并取前15DN，后5DN直管段割下。
Ⅱ 在选表位置焊上两片法兰，并将传感器装好。
Ⅲ 去掉原管多出的直管（即表体宽度）。
Ⅳ 将传感器的前后直管段焊到原工艺管道上。
方法B：（见示意图7）
Ⅰ 考虑前15DN，后5DN选定装表位置。
Ⅱ取下表体宽度的一段管，焊上两片法兰连接孔同心，将传感器螺栓紧固好。
图7
基本结构及外型尺寸
LUGB型涡街流量传感器，是由表体、支柱和放大电路三大部分组成，其管道示意图如图8所示，仪表外型尺寸见表1。
|
法兰卡装型 |
图8
表1
DN | L1 | L2 | D | H | 配无缝钢管 |
10 | 50 | 80 | 90 | 410 | Φ13×1.5 |
15 | 50 | 80 | 95 | 415 | Φ19×1.5 |
20 | 50 | 80 | 105 | 425 | Φ26×3 |
25 | 53 | 85 | 110 | 430 | Φ32×3.5 |
40 | 66 | 90 | 150 | 481 | Φ47×3.5 |
50 | 74 | 112 | 165 | 195 | Φ59×4.5 |
65 | 74 | 112 | 185 | 515 | Φ76×4.5 |
80 | 70 | 110 | 200 | 527 | Φ89×4.5 |
100 | 80 | 120 | 220 | 550 | Φ108×4 |
125 | 78 | 120 | 235 | 580 | Φ135×5 |
150 | 90 | 132 | 270 | 608 | Φ159×4.5 |
200 | 90 | 136 | 320 | 669 | Φ214×7 |
250 | 110 | 162 | 380 | 727 | Φ275×12.5 |
300 | 126 | 188 | 440 | 775 | Φ325×12.5 |
350 | 178 | 250 | 500 | 810 | Φ379×14.5 |
400 | 200 | 278 | 560 | 860 | Φ430×15 |
450 | 225 | 305 | 610 | 910 | Φ482×16 |
500 | 248 | 330 | 670 | 960 | Φ534×17 |
传感器选型
传感器的选型主要考虑仪表口径的选择和仪表功能以及仪表压力损失。
5.1 仪表口径的选择
仪表的口径不同，其测量范围不同，而每一种口径其测量范围又随被测介质种类和工况温度、压力变化而变化。选定仪表口径，可按被测介质种类和工况温度及压力下的流量，通过查表方法选择仪表口径，见表2，见表3，见表4。对于过热蒸汽的流量范围可通过查表5，查出被测介质密度，在从表4中查出相近密度下的流量范围。
对于密度值在表中处于两值之间的可按比例计算，对于工况参数超出表2，表3、表4的可由厂方帮助决定。
几种流量换算公式：
a)标准状态下的体积流量QN换成工况状态下的体积流量Qv:
公式1
b)工况下气体密度计算：（标准状态下的密度换算成工况下的密度）
公式2
c)质量流量QG换算成体积流量 Qv:
公式3
式中： ρo——标准状态下的密度，（kg/m3）（见表7）
QN——标准状态下的体积流量(Nm3/h)
QV——工况状态下的体积流量(m3/h)
t——工况状态下的温度(℃)
P——工况状态下的压力（MPa）
ρN——工况状态下的密度（kg/m3）
QG——质量流量（kg）
压缩空气流量计型号为:AK-LUGB,主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能*稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃～+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较*、理想的流量仪表。
压缩空气流量计工作原理: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
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。
智能涡街流量计由上式可见，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。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。
智能涡街流量计为提高的耐高温及抗振动性能，我公司新近开发出了SYLU改进型涡街流量传感器，因其*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zui大流量远低于仪表的上限值，随着负荷的变化，zui小流量又往往会低于仪表的下限值，仪表并非工作在它的*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。
压缩空气流量计为了使用方便，电池供电的本地显示型涡街流量计采用微功耗*，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 4～20 mA,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
压缩空气流量计产品选型表:正确的选用涡街流量计是保证用好涡街流量计的前提条件，需要考虑的重要因素：通经（DN）、安装方式、介质温度、输出信号、介质种类。
型号 | 说明 | ||||||||
AKLUGB | 标准涡街流量计 | ||||||||
安装方式 | 2 | 法兰卡装式 | |||||||
3 | 法兰连接式 | ||||||||
4 | 管道对焊式 | ||||||||
5 | 螺纹连接式 | ||||||||
6 | 卡箍连接式 | ||||||||
7 | 固定插入式 | ||||||||
8 | 球阀插入式 | ||||||||
测量介质 | 2 | 液体 | |||||||
3 | 气体 | ||||||||
4 | 蒸汽 | ||||||||
公称通径 | -X | 流量计公称通径用2-4位阿拉伯数字表示 例如：DN200用200表示 | |||||||
输出信号 | -2 | 脉冲频率信号无显示 | |||||||
-3 | 脉冲频率信号带显示 | ||||||||
-4 | 电池供电带显示 | ||||||||
-5 | 两线制4～20mA信号无显示 | ||||||||
-6 | 两线制4～20mA信号带显示 | ||||||||
-7 | 两线制4～20mA信号带hart通讯 | ||||||||
-8 | 三线制4～20mA信号带显示 | ||||||||
-9 | 三线制4～20mA信号带RS485通讯 | ||||||||
温度规格 | 2 | -50～50℃（仅电容式） | |||||||
3 | -20～50℃ | ||||||||
4 | 50～250℃ | ||||||||
5 | 50～320℃ | ||||||||
6 | 50～500℃（仅电容式） | ||||||||
压力规格 | 2 | 1.6MPa | |||||||
3 | 2.5MPa | ||||||||
4 | 4.0MPa | ||||||||
5 | 更高压力（zui高32MPa） | ||||||||
补偿类型 | -P | 一体化压力补偿 | |||||||
-T | 一体化温度补偿 | ||||||||
-PT | 一体化温压补偿 | ||||||||
特殊类型 | F | 分体式 | |||||||
Q | 潜水型 | ||||||||
S | 缩径型 | ||||||||
N | 耐腐蚀型 | ||||||||
G | 隔爆型 | ||||||||
B | 本案防爆型 | ||||||||
压缩空气流量计口径与流量范围对照表：
仪表口径 (mm) | 液体 | 气体和蒸汽 | ||
测量范围 (m3/h) | 输出频率范围 (Hz) | 测量范围 (m3/h) | 输出频率范围 (Hz) | |
15 | 0.3-6 | 36-446 | 2.4-36 | 260-1600 |
20 | 0.6-40 | 32-396 | 4-50 | 230-1360 |
25 | 1.2～16 | 25～336 | 8.8～55 | 190～1140 |
32 | 1.5-20 | 16-286 | 10-160 | 160-1090 |
40 | 2～40 | 10～200 | 27～205 | 140～1040 |
50 | 3～60 | 8～160 | 35～380 | 94～1020 |
80 | 6.5～130 | 4.1～82 | 86～1100 | 55～690 |
100 | 15～220 | 4.7～69 | 133～1700 | 42～536 |
150 | 30～450 | 2.8～43 | 347～4000 | 33～380 |
200 | 45～800 | 2～31 | 560～8000 | 22～315 |
250 | 65～1250 | 1.5～25 | 890～11000 | 18～221 |
300 | 95～2000 | 1.2～24 | 1360～18000 | 16～213 |
(300) | 100～1500 | 5.5～87 | 1560～15600 | 85～880 |
(400) | 180～3000 | 5.6～87 | 2750～27000 | 85～880 |
(500) | 300～4500 | 5.6～88 | 4300～43000 | 85～880 |
(600) | 450～6500 | 5.7～89 | 6100～61000 | 85～880 |
(800) | 750～10000 | 5.7～88 | 11000～110000 | 85～880 |
(1000) | 1200～1700 | 5.8～88 | 17000～170000 | 85～880 |
>(1000) | 协议 | 协议 | ||
