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插入式渦街流量計
XALUGB插入式渦街流量計
安裝使用說明書
目 錄
部分：概述
一．產(chǎn)品的種類及應(yīng)用范圍
（一）工作原理……………………………………………………………………………………
（二）主要技術(shù)指標(biāo)………………………………………………………………………………
第二部分：儀表選型及安裝
一．適用流量范圍和儀表口徑的確定
（一）儀表口徑的確定……………………………………………………………………………
（二）參比條件下氣體與液體的流量范圍………………………………………………………
（三）選型舉例……………………………………………………………………………………
二．儀表的安裝設(shè)計
（一）安裝環(huán)境要求…………………………………………………………………………………
（二）儀表管道安裝要求……………………………………………………………………………
（三）安裝要求與儀表外形尺寸 ……………………………………………………………………
（四）插入式渦街流量儀表安裝步驟…………………………………………………………………
（五）測壓點和測溫點選擇示意圖………………………………………………………………
部分：XALUGB智能渦街流量計概述
一.XALUGB智能渦街流量計產(chǎn)品的種類和適用范圍
1．LUGB/E系列滿管型渦街流量儀表
2．LUGB/E系列插入型渦街流量儀表
LUGB/E型渦街流量儀表廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等) 、水和液體（如：水、汽油、酒精、苯類等）的計量和控制.
二.XALUGB智能渦街流量計工作原理
在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼旋渦，如圖(一)所示。
在旋渦發(fā)生體下游形成交替有規(guī)律的旋渦列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)來流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式:
f=StV/d 公式(1)
式中：
f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率HZ
St－斯特勞哈爾數(shù)（無量綱數(shù)）
V－流體的平均流速 (m/s)
d－旋渦發(fā)生體的寬度 (m)
由此可見，通過測量卡曼渦街分離頻率便可算出瞬時流量。其中,斯特羅哈爾數(shù)（St）是無因次未知數(shù)，
圖（二）表示斯特勞哈爾數(shù)（St）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系。
在曲線表中St＝0.17的平直部分，漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量傳感器測量范圍度。只要檢測出頻率f就可以求得管內(nèi)流體的流速，由流速V求出體積流量。所測得的脈沖數(shù)與體積量之比，稱為儀表常數(shù)（K），見式（2）
K＝3600f/Q（1/m3） 公式（2）
式中：K＝儀表常數(shù)（m-3）。
f＝脈沖個數(shù)
Q＝體積流量（m3）
三. XALUGB智能渦街流量計主要技術(shù)指標(biāo)
表(一)
公稱通徑(mm) | 15、20、25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，(300～1000插入式) |
公稱壓力(MPa) | DN15-DN200 4.0(>4.0協(xié)議供貨)，DN250-DN300 1.6(>1.6協(xié)議供貨) |
介質(zhì)溫度(℃) | 壓電式：-40～150，-40～260，-40～330；電容式： -40～400，-40～500（協(xié)議訂貨） |
本體材料 | 1Cr18Ni9Ti，(其它材料協(xié)議供貨) |
允許振動加速度 | 壓電式:0.2g 電容式:1.0～2.0g |
精確度 | ±1%R，±1.5%R；插入式：±2.5%R， |
范圍度 | 1：6～1：30 |
供電電壓 | 傳感器：DC +12V，DC +24V；變送器：DC +12V ，DC +24V；電池供電型：3.6V電池 |
輸出信號 | 方波脈沖(不包括電池供電型)：高電平≥5V，低電平≤1V；電流：4～20mA |
壓力損失系數(shù) | 符合JB/T9249標(biāo)準(zhǔn) Cd≤2.4 |
防爆標(biāo)志 | 本安型：ExdⅡia CT2-T5隔爆型：ExdⅡCT2-T5 |
防護等級 | 普通型IP65 潛水型 IP68 |
環(huán)境條件 | 溫度-20℃～55℃，相對濕度5%～90%，大氣壓力86～106kPa |
適用介質(zhì) | 氣體、液體、蒸汽 |
傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型：≤300m，兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型 (4～20mA) ≤1500m；負(fù)載電阻≤750Ω； RS485/HART≤1200m. |
第二部分: XALUGB智能渦街流量計儀表口徑的確定和安裝設(shè)計
儀表選型是儀表應(yīng)用中非常重要的工作,儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行.因此用戶和設(shè)計單位在選用本公司產(chǎn)品時,請仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或技術(shù)支持部門聯(lián)系，以確保選型正確。
一．適用流量范圍和儀表口徑的確定
第二部分: XALUGB智能渦街流量計儀表口徑的確定和安裝設(shè)計
儀表選型是儀表應(yīng)用中非常重要的工作,儀表選型的正確與否將直接影響到儀表是否能夠正常運行.因此用戶和設(shè)計單位在選用本公司產(chǎn)品時,請仔細(xì)閱讀本節(jié)資料,認(rèn)真核對流體的工藝參數(shù)并隨時可與我公司的銷售或技術(shù)支持部門聯(lián)系，以確保選型正確。
一．適用流量范圍和儀表口徑的確定
儀表口徑的選擇，根據(jù)流量范圍來確定。不同口徑渦街流量儀表的測量范圍是不一樣的。即使同一口徑流量表，用于不同介質(zhì)時，它的測量范圍也是不一樣的。實際可測的流量范圍需要通過計算確定。
(一)參比條件下空氣及水的流量范圍，見表（二），參比條件如下：
1．氣體：常溫常壓空氣，t=20℃，P=0.1MPa（絕壓），ρ=1.205 kg/m3，υ=15×10-6 m2/s。
2．液體：常溫水，t=20℃，ρ=998.2kg/m3，υ=1.006×10-6m2/s。
（二）確定流量范圍和儀表口徑的基本步驟：
1． 明確以下工作參數(shù)。
（1）被測介質(zhì)的名稱、組份
（2）工作狀態(tài)的最小、常用、流量
（3）介質(zhì)的、常用、壓力和溫度
（4）工作狀態(tài)下介質(zhì)的粘度
2． 渦街流量儀表測量的是介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量，因此應(yīng)先根據(jù)工藝參數(shù)求出介質(zhì)的工作狀態(tài)體積流量,相關(guān)公式如下：
（1）已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，可通過以下公
式求出工況體積流量
公式（3）
(2)已知氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度ρ，可通過以下公
式求出工況密度
公式（4）
（3）已知質(zhì)量流量Qm換算為體積流量Qv
公式（5）
式中：
Qv： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的體積流量(m3/h)
（Qv=3600f/K K:儀表系數(shù) ）
Qo： 介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量(Nm3/h)
Qm： 質(zhì)量流量 (t/h)
ρ： 介質(zhì)在工況狀態(tài)下的密度(kg/m3)
ρo：介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg/m3)，常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度，見表（三）
P： 工況狀態(tài)表壓(MPa)
t： 工況狀態(tài)溫度(℃)
3．儀表下限流量的確定。渦街流量儀表的上限適用流量一般可不計算，渦街流量儀表口徑的選擇主要是對流量下限的計算。下限流量的計算應(yīng)該滿足兩個條件：最小雷諾數(shù)不應(yīng)低于界限雷諾數(shù)（Re=2×104）；對于應(yīng)力式渦街流量儀表在下限流量時產(chǎn)生的旋渦強度應(yīng)大于傳感器旋渦強度的允許值（旋渦強度與升力ρv2 成比例關(guān)系）。這些條件可表示如下：
由密度決定的工況可測下限流量：
公式（6）
由運動粘度決定的線性下限流量：
公式（7）
式中：
Qρ：滿足旋渦強度要求的最小體積流量(m3/h)
ρ0:參比條件下介質(zhì)的密度
Qυ:滿足最小雷諾數(shù)要求的最小線性體積流量(m3/h)
ρ:被測介質(zhì)工況密度（kg/m3）
Q0: 參比條件下儀表的最小體積流量
(m3/h)
υ:工作狀態(tài)下介質(zhì)的運動粘度(m2/s)
υo:參比條件下介質(zhì)的運動粘度(m2/s)
通過公式（6）、（7）計算出Qρ和Qν。比較Qρ和Qν，確定流量儀表可測下限流量和線性下限流量：
Qυ≥Qρ：可測流量范圍為Qρ～Qmax , 線性流量范圍為Qυ～Qmax
Qυ
Qρ～Qmax
Qmax：渦街流量儀表的上限體積流量(m3/h)
4．儀表上限流量以表(二)中的上限流量為準(zhǔn).氣體的上限流速應(yīng)該小于70m/s,液體的上限流速應(yīng)該小于7m/s
5．當(dāng)用戶測量的介質(zhì)為蒸汽時，常采用的計量單位是質(zhì)量流量，即：t/h或Kg/h。由于蒸汽（過熱蒸汽和飽和蒸汽）在不同溫度和壓力下的密度是不同的，因此蒸汽流量范圍的確定可由公式(8)進行計算得出
公式（8）
式中：
ρ： 蒸汽的密度（kg/m3）
ρ0：1.205kg/m3
Q蒸汽 ：蒸汽質(zhì)量流量（t/h）
6．計算壓力損失，檢測壓力損失對工藝管線是否有影響，公式(單位：Pa)：
Δp= CdρV2/2 公式（9）式中：
ρ：工況介質(zhì)密度（kg/m3）V:平均流速（m/s）
7．被測介質(zhì)為液體時,為防止氣化和氣蝕,應(yīng)使管道壓力符合以下要求:
p≥2.7Δp+1.3p0 公式（10）
式中：
Δp: 壓力損失（Pa）
p0：工作溫度下液體的飽和蒸汽壓（Pa絕壓）
Po:流體的蒸汽壓力 (Pa絕壓)
8．渦街流量計不適合測量高粘度液體。當(dāng)計算出的可測流量下限不滿足設(shè)計工藝要求時，應(yīng)該考慮選用其它類型流量計。
9．通過計算如果有兩種口徑都可滿足要求，為了提高測量效果、降低造價，應(yīng)選用口徑較小的表。應(yīng)該注意的是，盡可能使常用量處在流量范圍上限的1/2～2/3
Δp:壓力損失（Pa） Cd：壓力損失系數(shù)
表(二)參比條件下渦街流量傳感器工況流量范圍表注：表中(300)～(1000)口徑為插入式
儀表口徑 (mm) | 液體 | 氣體 | ||
測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | 測量范圍 (m3/h) | 輸出頻率范圍 (Hz) | |
15 | 0.3～5 | 35～600 | 2.2～20 | 260～2000 |
20 | 0.6～10 | 29～420 | 4～36 | 210～1900 |
25 | 1.2～16 | 25～336
| 8.8～55 | 190～1140 |
32 | 1.8～20 | 18～264 | 10～150 | 156～1080 |
40 | 2～40 | 10～200 | 27～205 | 140～1040 |
50 | 3～60 | 8～160 | 35～380 | 94～1020 |
65 | 4～85 | 6～120 | 68～680 | 94～940 |
80 | 6.5～130 | 4.1～82 | 86～1100 | 55～690 |
100 | 12～220 | 4.7～69 | 133～1700 | 42～536 |
125 | 15～350 | 3.2～57 | 150～2000 | 38～475 |
150 | 20～450 | 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) | 協(xié)議 |
| 協(xié)議 |
|
表(三) 常用氣體介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（0℃，絕壓P=0.1MPa）
氣體名稱 | 密度(kg/m3) | 氣體名稱 | 密度(kg/m3) |
空氣(干) | 1.2928 | 乙炔 | 1.1717 |
氮氣 | 1.2506 | 乙烯 | 1.2604 |
氧氣 | 1.4289 | 丙烯 | 1.9140 |
氬氣 | 1.7840 | 甲烷 | 0.7167 |
氖氣 | 0.9000 | 乙烷 | 1.3567 |
氨氣 | 0.7710 | 丙烷 | 2.0050 |
氫氣 | 0.08988 | 丁烷 | 2.7030 |
一氧化碳 | 1.97704 | 天然氣 | 0.8280 |
二氧化碳 | 1.3401 | 煤制氣 | 0.8020 |
選型舉例：
例一：已知氣體壓力和溫度及標(biāo)況下的流量時
某壓縮空氣，標(biāo)況流量范圍為QN=1200-12000Nm3/h,壓力P=0.7Mpa(表壓)，溫度t=30℃。試確定流量計口徑。
步驟一：計算壓縮空氣的工況體積流量
由公式(3):
工況使用下限體積流量為:
Qvmin=QN×0.101325×(273.15+t)/293.15/（P +0.1）
=1200×0.101325×(273.15+30)/293.15/（0.7 +0.1）
=157(m3/h)
工況使用流量上限為: Qvmax=1570(m3/h)
步驟二：根據(jù)使用工況流量范圍157-1570m3/h，查表（二），滿足下限流量條件的流量計為DN80 、DN100和DN125，考慮到上限流量1270m3/h及使用效果和經(jīng)濟成本，初選DN100, DN100流量計的工況流量范圍是100-1700m3/h，接近使用流量范圍，初選DN100流量計，但應(yīng)具體核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量。核算DN100流量計在該工況條件下的可測下限流量：
由公式(4)及公式(6):
即，流量計在該工況條件下的可測下限流量是
37.46m3/h，遠(yuǎn)小于要求的工況下限流量157m3/h，確定選用DN100流量計。
例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時
測量介質(zhì)為過熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（絕壓）,流量范圍為3t/h～25t/h, 試 確定流量計口徑。
步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表(二),該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式(8) :
步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。
二．XALUGB智能渦街流量計儀表的安裝設(shè)計
儀表的正確安裝是保障儀表正常運行的重要環(huán)節(jié)，若安裝不當(dāng)，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至?xí)p壞儀表。
（一）安裝環(huán)境要求：
1．盡可能避開強電設(shè)備、高頻設(shè)備、強開關(guān)電源設(shè)備。儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。
2．避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊憽Ｈ舯仨毎惭b，須有隔熱通風(fēng)措施。
3．避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風(fēng)措施。
4．渦街流量儀表應(yīng)盡量避免安裝在振動較強的管道上。若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。
5．儀表安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
6．儀表安裝點周圍應(yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
（二）儀表管道安裝要求：
1．渦街流量儀表對安裝點的上下游直管段有一定要求，否則會影響介質(zhì)在管道中的流場，影響儀表的測量精度。儀表的上下游直管段長度要求見圖(三) DN為儀表公稱口徑 單位:mm
例：圖一15DN即為15x50=750mm 為流量計前直管段
圖三
注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應(yīng)安裝在渦街流量儀表的下游10D處。
2．上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同。如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應(yīng)滿足以下關(guān)系
0.98Db≤Dp≤1.05Db
上、下游配管應(yīng)與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于0.05Db
3．儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大1-2mm
4．測壓孔和測溫孔的安裝設(shè)計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應(yīng)設(shè)置在下游3-5D處，測溫孔應(yīng)設(shè)置在下游6-8D處，見圖（七）。D為儀表公稱口徑，單位：mm
5．儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
6．測量氣體時，在垂直管道安裝儀表，氣體流向不限。但若管道內(nèi)含少量液體，為了防止液體進入儀表測量管，氣流應(yīng)自下而上流動，如圖（四）a所示
7．測量液體時，為了保證管內(nèi)充滿液體，所以在垂直或傾斜管道安裝儀表時，應(yīng)該保證液體流動方向從下而上。若管道內(nèi)含少量氣體，為了防止氣體進入儀表測量管，儀表應(yīng)安裝在管線的較低處
如圖（四）b所示
8．測量高溫、低溫介質(zhì)時，應(yīng)注意保溫措施。轉(zhuǎn)換器內(nèi)部（表頭殼體內(nèi)）高溫一般不應(yīng)超過70℃；低溫易使轉(zhuǎn)換器內(nèi)部出現(xiàn)凝露，降低印制電路板的絕緣阻抗，影響儀表正常工作。
（三）XALUGB智能渦街流量計儀表的安裝外形尺寸：見圖（五）、圖（六）
（四）插入式渦街流量儀表安裝步驟：
1．在管道上用氣焊開一個略小于φ100mm的圓孔，并把圓孔周圍毛刺清除干凈，以保證測頭旋轉(zhuǎn)流利
2．在管道圓孔處焊上廠家提供的法蘭，要求法蘭軸線與管道軸線垂直。
3．將球閥及傳感器安裝在焊接好的法蘭上。
4．調(diào)節(jié)絲杠，使插入深度符合要求（保證測頭中心軸線和管道中心軸線重合），流體流向必須與方向標(biāo)上的指示箭頭保持一致。
5．均勻擰緊壓蓋上的螺絲。(注：壓蓋的松緊程度決定儀表的密封程度和絲杠能否旋動)
6．檢查各環(huán)節(jié)是否完成好，慢慢打開閥門觀察是否有泄漏（需特別注意人身安全）若有泄露請重復(fù)步驟5、6。
(五)壓力變送器和Pt100安裝示意圖
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