AK-LUGB卡裝式渦街流量計系列渦街氦氣流量表是利用液體振動原理而開發(fā)的一種新型流量計，廣泛應用在石油、化工、冶金、造紙等行業(yè)流體的計量，該壓卡裝式渦街流量計無可動部件，可靠性強、精度高、壽命長，可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測量液體的瞬時流量和累計流量。其不受介質(zhì)溫度、壓力、粘度及組分的影響，同時不堵、不卡、不易結(jié)垢、耐高溫、高壓，安全防爆，適用于惡劣環(huán)境。氦氣流量表分一體化顯示和遠傳顯示，并可輸出脈沖信號或電流信號與微機聯(lián)網(wǎng)。

第一部分：概述

產(chǎn)品的種類和適用范圍
- LUGB/E系列滿管型渦街流量儀表
- 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.

工作原理
氦氣流量表是以卡門（Kaman）和斯特勞哈（Strouhsl）有關(guān)旋渦的產(chǎn)生和旋渦與流速關(guān)系的理論來測量流量的。當介質(zhì)以一定速度流過三角柱體時，在三角柱體兩側(cè)后面產(chǎn)生一個交替排列的旋渦帶，稱之為“卡門渦街”（見下圖）。
由于旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦，于是在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生壓力脈動，從而使檢測體產(chǎn)生交變壓力，封裝在探頭體內(nèi)的壓電晶體元件在交變應力的作用下，產(chǎn)生與旋渦同頻率的交變電荷信號，放大器將這種電荷信號進行放大、濾波、整形、最后輸出頻率與介質(zhì)流速成正比的脈沖信號（或轉(zhuǎn)換成4 ～20mA信號）,送至積算儀進行處理、顯示和控制。
一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)（2×104～7×106 ），旋渦的釋放頻率f與流體流速V及旋渦發(fā)生體的迎流面寬度d之間關(guān)系式為f=St?v/d，式中St 為斯特勞哈數(shù)，它是一個無量綱的系數(shù)，只要準確測出頻率f，就可以求得流體流速v，由v求出體積流量。

在流體中設置非流線型旋渦發(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。

圖(一)

在旋渦發(fā)生體下游形成交替有規(guī)律的旋渦列。設旋渦的發(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。

圖（二）

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）

技術(shù)指標
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標準　Cd≤2.4
防爆標志	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，兩線制標準電流輸出型 (4～20mA) ≤1500m；負載電阻≤750Ω； RS485/HART≤1200m.

氦氣流量表選型參照表

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	35～800	94～940
80	6.5～130	4.1～82	86～1100	55～690
100	15～220	4.7～69	133～1700	42～536
125	20～350	3.2～57	150～2000	38～475
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)	協(xié)議		協(xié)議

表(三)　常用氣體介質(zhì)的標準狀態(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

二．儀表的安裝設計

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，輕則影響儀表的使用精度，重則會影響儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。

安裝環(huán)境要求：
- 盡可能避開強電設備、高頻設備、強開關(guān)電源設備。儀表的供電電源盡可能與這些設備分離。
- 避開高溫熱源和輻射源的直接影響。若必須安裝，須有隔熱通風措施。
- 避開高濕環(huán)境和強腐蝕氣體環(huán)境。若必須安裝，須有通風措施。
- 渦街流量儀表應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處加設管道緊固裝置，并加防振墊，加強抗振效果。
- 儀表最好安裝在室內(nèi)，安裝在室外應注意防水，特別注意在電氣接口處應將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進入放大器殼內(nèi)。
- 儀表安裝點周圍應該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護。
儀表管道安裝要求：
- 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

傳感器上游管道型式	前后直管段長度	傳感器上游管道型式	前后直管段長度
同心收縮全開閥門		一個90度彎頭
同一平面兩個90度彎頭		不同平面兩個90度彎頭
同心擴管		調(diào)節(jié)閥半開閥門(不推薦)

圖(三)

注:調(diào)節(jié)閥盡可能不安裝在渦街流量儀表的上游,而應安裝在渦街流量儀表的下游10D處。

上、下游配管內(nèi)徑應相同。如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db,應滿足以下關(guān)系

0.98Db≤Dp≤1.05Db

上、下游配管應與流量儀表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應小于0.05Db

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)徑應比表體內(nèi)徑大1-2mm
測壓孔和測溫孔的安裝設計。被測管道需要安裝溫度和壓力變送器時，測壓孔應設置在下游3-5D處，測溫孔應設置在下游6-8D處，見圖（七）。D為儀表公稱口徑，單位：mm

儀表口徑的確定和安裝設計 7

儀表在在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝。
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，氣流應自下而上流動，如圖（四）a所示
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，儀表應安裝在管線的較低處

如圖（四）b所示

圖（四）

測量高溫、低溫介質(zhì)時，應注意保溫措施。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。
儀表的安裝外形尺寸：

口徑（mm）（mm）	A	B	C	CH
15、20、25、32	70	55	365	425
40	85	80	390	450
50	85	90	400	460
65	85	105	415	475
80	85	120	430	490
100	85	140	450	510
125	85	168	478	538
150	100	194	504	564
200	100	248	558	618
250	115	300	610	670
300	130	350	660	720

氦氣流量表外形尺寸

插入式氦氣流量表
將壓縮空氣流量計測量頭插入管道特定位置，通過測量該位置的局部流量，根據(jù)管道截面流速分布關(guān)系，計算出管道內(nèi)平均流速值。它由轉(zhuǎn)換器、插入桿組件、球閥（根據(jù)需求配）、安裝短管（ф100）、渦街測量頭等組成。

安裝步驟：
1．在需要安裝氦氣流量表的管道正上方（水平管道有此要求），割開一個略小于ф100的孔，去掉毛刺；
2．將配套的一端帶有法蘭的短管放在孔的上面，保持短管與管道垂直，焊接牢固；
3．放上墊片，插入氦氣流量表，法蘭連接，若此時有球閥，應先將球閥放在短管上連接好，再打開球閥，插氦氣流量表4．保證氦氣流量表前有大于15D和后有5D的直管段(D為管道內(nèi)徑)。

氦氣流量表型號選擇
氦氣流量表的選型是儀表應用中的非常重要的工作，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，流量儀表在實際應用中有2/3的故障是錯誤選型和錯誤安裝造成的，請?zhí)貏e注意。

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