淮安恒天仪表有限公司

 一.             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两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街，如图(一)所示。

                          

                                 图(一)

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，被测介质来流的平均速度为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式:

                         f=St.V/〔（1-1.25d/D）d〕                

式中：

f－发生体一侧产生的卡门旋涡频率                           

St－斯特罗哈尔数

V－流体的平均流速

d－柱体流面宽度

D-管道内径

在漩涡发生体中装入电容检测探头或压电检测探头及相应匹配电路，即可构成电容检测式涡街流量/传感器或压电检测式涡街流量传感器。

 

                                   

 图（二）

在曲线表中St＝0.17的平直部分，漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率f就可以求得管内流体的流速，由流速V求出体积流量。

　                      Q＝3600f/K或M=ρ3600 f/K                                         

式中：K＝仪表常数（1/m³）。

M=质量流量

Q＝体积流量（m³/h）

ρ=介质密度（kg/m³）

F=频率Hz

二.主要技术指标

表(一)

测量介质	液体、气体、蒸汽（单相介质或可以认为是单相的介质）
	饱和蒸汽在干度≥85%时，可以认为是单相介质
介质温度(℃)	-40～+300； 350～450（电容式，协议订货）
介质压力	1.6Mpa   2.5Mpa    4.0Mpa      ≥4.0Mpa的规格协议订货
允许振动加速度	电容式传感器:1.0～2.0g      压电式传感器：≤0.2g
不确定度	1.0级   1.5级   2.5级
量程比	8:1    10:1    15:1
流量范围	液体：0.35~7.0m/s    气体：5.0~60.0m/s    蒸汽：6.0~70.0m/s
规　　格	满管式	法兰卡装式规格为DN15-DN300
	插入式	DN200-DN1500（超过DN1500可特殊订货）
材　　质	304，其他材质协议订货
雷 诺 数	正常2×10³~7*10   扩展1*10~7*10
阻力系数	满管式Cd≤2.6
防护等级	普通型：IP65    潜水型：IP68
防爆等级	本质安全型：EX（ia）ⅡCT2-T5    隔爆型：ExdⅡBT2-T5
环境条件	环境温度	-40℃~+55℃（非防爆场所）   -25℃~+55℃（防爆场所）
	相对湿度	≤90%
	大气压力	86~106kPa
供电电源	脉冲型12VDC～ +24VDC  电流型 12VDC～+24VDC  4-20mA   电池供电3.6V
输出信号	频率脉冲信号2~3000Hz   低电平≤1V   高电平≥5V
	二线制4-20mA信号 防爆型负载≤300Ω   非防爆型负载≤500Ω

三、传感器的选型

3.1．尊敬的用户，当您要选用产品时，请仔细阅读选型样本，并做好以下工作：

1．认真核对被测介质的工况条件：温度、压力、管径等工艺参数。

2．认真核对被测介质的使用流量范围，特别是流量值以最终确定使用仪表的口径及配管参数。

3．确定仪表的安装地点，保证直管段，并为仪表的安装维护创造好的环境条件。

3.2．涡街流量仪表选型表（符合JB/T9249-1999标准）

1．传感器选型表

HPLUGB/E系列涡街流量仪表选型表

型    谱										说    明
HPLU										涡街流量仪表
G										传感器
检测 方式		B								压电式传感器
		E								电容式传感器
连接方式			1	仅对满管型						法兰连接型
			2	仅对满管型						法兰卡装型
			3	仅对插入型						简易插入型
			4	仅对插入型						球阀插入型
测量介质				2						液体
				3						气体
				4						蒸汽
公称通径					02 … 30					DN25 …              单位：mm DN300
使用环境						P				普通型
						B				防爆型
输出信号								1		脉冲输出
								2		4～20mA电流输出，液晶显示
								3		RS-485通讯
								4		电池供电，不带温度、压力补偿
选型 说明	例如： HPLUGE2405-P2 满管型电容式涡街流量仪表，法兰卡装型连接，介质为蒸汽                    仪表通径为DN50,普通 4～20mA电流信号输出

2.传感器的公称通径编号对照表

公称通径  DN mm	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200	250
标记号	02	03	04	05	06	08	10	12	15	20	25
公称通径  DNmm	300	350	400	450	500	600	700	800	1000	1200	1500
标记号	30	35	40	45	50	60	70	80	A0	A2	A5

3.3.选型要点与提示

为使流量计能在良好的性能下工作，选择流量型号和规格时应注意一下几点：

⑴． 流量计的选型尽可能不要使用流量工作在下限极限值，故流量计的口径应尽可能小，以获得更大的流速和流量范围。

⑵． 流量计应使用在介质工作压力和温度范围的技术参数内。不要刻意选用高压力等级和超高温度的仪表，应根据实际工作压力和温度选用仪表，后者价格要高些。

⑶． 在爆炸危险场所，应选用防爆型流量计。

⑷． 涡街流量计的下限流量取决于介质的工况密度和运动粘度，其上限流量一般不受介质压力和温度的影响，因此确定流量范围只要确定实际可用的下限流量即可。计算出下限流量后，查流量范围表即可确定相应口径。

3.4.流量范围的选择

流量计算类别	计算公式	测量范围	符号说明
由工况密度决定 的下限流量Qρ	Qρ=Q工· ρ。/ρ工	见下表	Q 工：工况密度下的体积流量（m3/h） Q ρ：空气参比密度下的体积流量（m3/h） ρ工：被测介质的工况密度（Kg/ m3） ρo：空气参比密度，=1.205 Kg/ m3 Q ：工况运动粘度的体积流量（m3/h） Q0 ：参比介质粘度下的流量（m3/h） ：被测介质工况运动粘度（m3/s） 0 ：参比介质的运动粘度（1×10-6m2/s） m  ：动力粘度（厘泊） P工：工况介质压力=表压+大气压（Mpa） T工：工况下介质温度273.15+ T工 Q N：标况下的体积流量（N m3/h） G  ：质量流量（Kg/ h） D  ：管道直径(m) Re ：雷诺数 V  ：流体平均速度(m/s)
由工况运动粘度决定的下限流量Qv	Q  =Q0·  /  0  =m/ρ	见下表
气体标况量 换算称工况流量	Q工=                  ·                 · QN	见下表
工况质量流量的计算	QN=	见下表
满足雷诺数范围 要求下限流量Qre	D=	2×104≤Re≤7×106
按流速计算 正常流量范围	V=	液体：0.37~7.0m/s
		气体、蒸汽：4.0~60.0m/s

3.5.过热、饱和蒸汽流量范围选择（t/m³）

计算公式

Q=1.5·Q空气·ρ·10^-3· ρO/ρ

ρ：蒸汽密度

ρO：空气参比密度1.205kg/m³

计算举例：

计算DN200口径过热蒸汽1.8Mpa、温度300℃时的流量范围

（1）表中查出DN200流量范围，560~6000m³/h。查表ρ=3.0239kg/m³。

Qmin=1.5·680·3.0239·10·    1.205/3.0239=1.947（t/h）

Qmax=1.5·4000·3.0239·10·    1.205/3.0239=11.454(t/h)

3.6.阻力损失计算

ΔΡ=Cd·ΡV²/2g=1.29ρV²     （4.2式）

    式中：ΔΡ：传感器阻力损失（Pa）（1Kpa=102.156mmH20）

            ρ：被测介质的工况密度（kg/m³）

            Cd：阻力系数（≤2.6）

             V：管内流体平均流速（m/s）

3.7、管道压力计算

    在测量液体（特别是高温液体）时，当管道内压力小、流速大时，往往会出现气穴现象，因而影响正确的流量测量，避免产生气穴现象管道压力由以下公式计算：

Ρ≥ΔΡ+1.3Ρo    (4.3式)

式中：Ρ：管道压力（MPa）

        ΔΡ：压力损失（MPa）

         Ρo：该液体工作温度对应的饱和蒸汽压力（MPa）

　　涡街流量传感器工况流量范围参考表

仪表口径 (mm)	液体		气体
	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	1.2-6	115-580	4~28	240-2350
20	1.5-10	60-422	6~40	210-2132
25	2～16	35～400	10~60	190～1140
40	2.5~25	10～200	25~180	140～1040
50	3.5~40	8～130	35～300	94～1020
65	7.5~70	7~100	50~500	60~600
80	12～130	6～82	80～800	55～690
100	18~160	5～60	120～1200	42～536
125	25~250	4 ~ 46	150~1500	25~300
150	50~400	3～40	320～2800	33～380
200	70~700	2～31	560～6000	22～315
250	120~1200	2.5～25	890～8000	18～221
300	200~2000	2.2～22	1360～12000	16～213
(300)	200~1800	11～98	1560～15000	83～830
(400)	350～3000	11～92	2750～27000	83～836
(500)	500～4000	10～79	4300～43000	84～834
(600)	700～5600	9.5～76	6200～61000	83～830
(800)	900～7200	7～55	11000～110000	83～829
(1000)	1300～12000	6.3～56	17000～170000	83～820
>(1000)	协议		协议

注：表中(300)～(1000)口径为插入式

四．仪表的安装

仪表的正确安装是保障仪表正常运行的重要环节，若安装不当，轻则影响仪表的使用精度，重则会影响仪表的使用寿命，甚至会损坏仪表。

（一） 安装环境要求：

1． 尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备。仪表的供电电源尽可能与这些设备分离。

2． 避开高温热源和辐射源的直接影响。若必须安装，须有隔热通风措施。

3． 避开高湿环境和强腐蚀气体环境。若必须安装，须有通风措施。

4． 涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上。若必须安装，须在其上下游2D处加设管道紧固装置，并加防振垫，加强抗振效果。

5． 仪表安装在室内，安装在室外应注意防水，特别注意在电气接口处应将电缆线弯成U形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内。

6． 仪表安装点周围应该留有较充裕的空间，以便安装接线和定期维护。

（二）   仪表安装条件要求：

1． 涡街流量仪表对安装点的上下游直管段有一定要求，否则会影响介质在管道中的流场，影响仪表的测量精度。仪表的上下游直管段长度要求见图(三) 

DN为仪表工称口径　　　　　　                                                     单位:mm

传感器上游 管道型式	前后直管段长度	传感器上游 管道型式	前后直管段长度
同心收缩 全开阀门		同心收缩 全开阀门
同一平面两 个90度弯头		不同平面两 个90度弯头
同心扩管		调节阀半开 阀门(不推荐)

图(三)

2．传感器应水平或垂直安装（液体的流向自下而上）在与其公称通经相应的管道上。

3．传感器上游侧不应设置流量调节阀。

4．如上游直管段长度不能满足上图要求，建议用户在上游侧管道中安装流体整流器。

5．若管道要缩径，其直管段与渐变管的长度应满足上图.

6．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道上安装使用时，可采取下面措施来减小振动带来的干扰：

(a)、在传感器上游2D处加装管道 固定支撑点。

(b)、在满足直管段要求的前提下，加装软管过度。

7．传感器（变送器）安装在高温管道上时，传感器（变送器）必须加保温层，防止热辐射对放大器的伤害。

8．流量计附近不得有强烈磁场干扰。

9．流量计必须可靠接地，接地电阻应≤10Ω.

10．测量高温、低温介质时，应注意保温措施。转换器内部（表头壳体内）高温一般不应超过70℃；低温易使转换器内部出现凝露，降低印制电路板的绝缘阻抗，影响仪表正常工作

                    图（四）

   

											口径（mm） （mm） A B C CH 25 69 55 305 355 40 85 80 330 380 50 86 90 340 390 65 85 105 355 405 80 89 120 370 420 100 92 140 390 440 125 93 168 418 468 150 98 194 445 494 200 103 248 498 548 250 110 300 550 600 300 130 350 600 650
			C(CH)
								B

 

C(CH)

       

 

 

 

 

 

               

口径 （mm）	DN250	DN300	DN400	DN500	DN600	DN800- 2000
L	255	280	330	380	430	530

L

                                                           

	测头
			图（六）

 

 

插入式涡街仪表安装定位尺寸

表（五）

（四）插入式涡街流量仪表安装步骤：

1． 在管道上用气焊开一个≥φ100mm的圆孔，并把圆孔周围毛刺清除干净，以保证测头旋转流利

2． 

法兰

法兰座

方向标

传感器

在管道圆孔处焊上厂家提供的法兰，要求法兰轴线与管道轴线垂直。

3． 均匀拧紧压盖上的螺丝。(注：流体流向与方向标上的指示一致)

4． 检查各环节是否完成好，慢慢打开阀门观察是否有泄漏（需特别注意人身安全）若有泄露请重复步骤4、5。

(五)压力变送器和Pt100安装示意图

 

测温点

测压点

6-8D

3-5D

 

                               图 （七）

仪表安装注意事项：

1、         仪表安装选择在室内，远离震动及有较强电磁干扰的地方。如在室外，可将表头加以保护。

2、         仪表前最少要有10-15倍的直管段，后要有5倍以上的直管段。选择安装地方要便于安装、接线、调试。

3、         有一段直管段，在安装前先将两片法兰焊接好，再将仪表装好夹紧，将管道切掉等长直管，然后将之前焊接好的整体表加以安装。切忌不要将表夹在法兰上焊接。

五、仪表配线

(一)．输出频率信号的三线制涡街流量仪表配线设计

输出频率信号的三线制流量传感器采用DC24V或DC12V电源供电，通过三芯屏蔽电缆线与显示仪表或计算机相连，屏蔽层应可靠地接到放大器壳的接地螺丝上。屏蔽电缆线的选择应适合现场环境要求，屏蔽电缆线要与其它强功率电力线分离，不能平行走线。传感器端子接线见图（八）

	图（八）

 

           

(二)．输出标准4~20mA电流信号的两线制涡街流量仪表配线设计

 输出标准4~20mA电流信号的两线制变送器采用DC24V电源供电，通过两芯屏蔽电缆线与显示仪表或计算机相连，屏蔽层应可靠地接到放大器壳的接地螺丝上。屏蔽电缆线的选择应适合现场环境要求，另外屏蔽电缆线要与其它强功率电力线分离，不能平行走线。变送器端子接线见图（九）

 

 

(三)．带RS-485通讯接口功能的涡街流量仪表配线设计

带RS-485通讯功能的涡街流量仪表采用DC24V电源供电，与其它设备之间采用四线制传输方式。仪表端子接线见图（十）

 

 

 

 

 

 

 

 

(四)．涡街流量仪表配线设计

LUGB/E三线制脉冲输出型涡街流量仪表与LB978齐纳安全栅相连、LUGB/E两线制标准4~20mA电流输出型涡街流量仪表与LB987S齐纳安全栅相连可构成本质安全型防爆系统，产品防爆标志为Ex ia Ⅱ CT2-CT5。本安防爆型涡街流量传感器/变送器与防爆安全栅和积算系统等关联设备的接线性请参看防爆安全栅厂家提供的接线说明和以下所示图（十一），图（十二）。

 

注意事项：（1）防爆型传感器和变送器安装于危险场所，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。

         （2）传感器和变送器应有可靠接地，防爆地线不得与强电系统保护接地共用。

六、各种显示板操作说明

1.放大板的使用：

1.1放大板上面有8个拨码开关：S1~S8。参考位置如下图：

其中：S1~S3为灵敏度放大倍数，S1为，S2中间，S3，S4~S8为滤波，S4滤波最强，S8
仪表口径	拨码开关S1
	触发灵敏度			测水		放大灵敏度
	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8
DN15	●	●	●		○
DN25	●	●	●		○
DN32		●			○			●
DN40		●			○			●
DN50		●			○			●
DN65		●			○		●	●
DN80		●			○		●	●
DN100		●		○	○		●	●
DN125		●		○	○	●	●	●
DN150		●		○	○	●	●	●
DN200		●		○	○	●	●	●
DN250		●		○	○	●	●	●
DN300		●		○	○	●	●	●
DN350		●		○	○	●	●	●
DN400		●		○	○	●	●	●
注：插入式设置与DN50相同，●：ON（测气），○：ON（测水）。

调整方法：上述仅供参考，根据探头灵敏度不同，稍有不同，应具体调整。

2　设置说明

仪表出厂时，根据用户要求，已简单设置，为更好使用，希望用户重新设置，步骤如下：

2.1、脉冲输出：出厂时已设置，一般不用调整。如果现场流量偏小，或有振动，可适当调整：S1-S3向上灵敏度越大。S4-S8向上滤波越大。

2.2、电池供电操作说明：

涡街转换板上共有4个按键，其功能如下

按键定义及参数编程：

 

        ：1键-用于翻页并存储/工作状态下复位。

           

：2键-用于左移位/工作状态下查看上排数据。

：3键-用于增数/工作状态下查看下排数据。

：4键-用于清零/工作状态下上排Q、P、T循环显示。

3.具体操作及参数说明如下：

①先按1键，让显示回到最初状态，上排显示瞬时流量Q，五位数字（有流量时该流量可能有变化），下排八位无符号数字，（累计流量）；

②同时按1键和4键3-5秒进入参数设置状态，液晶显示

QTP       XXXXX

其中，XXXXX为密码（密码为00000）

③按1键显示