一、概述
尊敬的客戶您好！首先感謝您使用本公司的產(chǎn)品。為了便于您更加了解、安裝和使用本公司生產(chǎn)的系列渦街流量傳感器，請您在儀表安裝前認(rèn)真閱讀本手冊。它將提供給您有關(guān)LUCB型插入式渦街的測量原理、設(shè)備選型、安裝方法、調(diào)試方法、異常診斷等方面的知識和注意事項(xiàng)，并幫助您更好的使用本公司的產(chǎn)品。
LUCB型代表滿管插入式渦街。LUCB型渦街流量傳感器可廣泛適用于石油、化工、制藥、造紙、冶金、電力、環(huán)保、食品等工業(yè)企業(yè)中，用于各種氣體、液體、蒸汽等低粘度流體的流量測量，也可以用于含有微小顆粒、雜質(zhì)的混濁液體的測量。
※傳感頭不斷流可拆卸型渦街更是本公司的專利產(chǎn)品，它以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和加工工藝，可以在不影響管道流體流動的情況下，對渦街傳感頭進(jìn)行更換維護(hù)。正因?yàn)樗母呖煽啃�，傳感頭不斷流可拆卸型渦街被廣泛的應(yīng)用于各種重要工作場合，并作為控制儀表用于自動化儀表系統(tǒng)控制中。
※內(nèi)縮徑低流速型渦街以它獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，去除了因?yàn)楣艿纼?nèi)流體流量小而管道縮徑又麻煩的矛盾。在測量小流量時(shí)，低流速型渦街不需要管道縮徑而直接安裝，但卻可以測量低于同等管道口徑渦街流量下限的超小流量。使用起來簡單方便，也降低了用戶的使用成本。
本公司生產(chǎn)的防爆型渦街流量傳感器是根據(jù)GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求》和GB3836.2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分：隔爆型“d”》、GB3836.2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4部分：本安型“i”》以及GB3836-83《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備》的有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)制造的，經(jīng)國家勞動安全部門指定的檢驗(yàn)單位檢驗(yàn)并取得防爆合格證。本安防爆型的防爆等級為ExiaⅡCT4。隔爆型防爆等級為ExdIICT6是隔爆等級中的最高等級。
二、工作原理
LUCB型渦街流量傳感器是以卡門和斯特羅哈爾有關(guān)旋渦的產(chǎn)生和旋渦與流量關(guān)系的理論為依據(jù)來測量蒸汽、氣體及低粘度液體的流量的。如圖一所示，在表體中垂直插入一根三角柱即旋渦的發(fā)生體，當(dāng)表體中有介質(zhì)流過時(shí)，在三角柱的后面交替產(chǎn)生方向相反有規(guī)則的卡門旋渦，其旋渦的分離頻率F與介質(zhì)的流動速度V成正比。通過傳感頭檢測出旋渦的個(gè)數(shù)，就可以測算出流體流速，再根據(jù)表體口徑計(jì)算出被測介質(zhì)的體積流量。
計(jì)算公式如下：
F=St*V/(1-1.27*d/D) 公式1
Q=3600*F/K 公式2
M=Q*ρ 公式3
● F：流體流過渦街三角柱產(chǎn)生的旋渦頻率（單位：Hz）
● St：斯特羅哈爾常數(shù)（單位：無量岡）
● V：管道內(nèi)流體流速（單位：m/s）
● d：渦街表體內(nèi)三角柱寬度（單位：m）
● D；渦街表體內(nèi)徑（單位：m）
● Q：瞬時(shí)體積流量（單位：m /h）
● K：渦街的儀表系數(shù)（單位：脈沖個(gè)數(shù)/立方米）
● M：瞬時(shí)質(zhì)量流量（單位：Kg/h）
● ρ：流體密度（單位：Kg/ m ）
不同口徑的渦街流量傳感器，儀表系數(shù)K值是不同的，其具體數(shù)值是通過流量標(biāo)定裝置實(shí)際標(biāo)定得到的。意義為每立方米產(chǎn)生的脈沖數(shù)。即流過一立方米流體三角柱一側(cè)所產(chǎn)生的漩渦個(gè)數(shù)。
三、技術(shù)參數(shù)
3.1 物理參數(shù)
● 公稱口徑：LUCB型插入式渦街 Φ200-Φ2000
● 測量介質(zhì)：液體、氣體、飽和蒸汽、過熱蒸汽
● 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件：P=0.101325MPa；T=20℃
● 允許使用環(huán)境溫度：-20℃-+55℃（普通型）；-20℃-+40℃（本安型）
● 大氣壓力：86KPa～106KPa
● 相對濕度：5％-95％
● 介質(zhì)溫度：LUCB型（插入式渦街為－40℃～+250℃）
● 壓力等級：LUCB型插入式渦街的法蘭均按PN1.6MPa壓力等級制造；當(dāng)工況壓力大于出廠壓力時(shí)，訂貨時(shí)請注明相應(yīng)壓力等級）。
● 法蘭標(biāo)準(zhǔn)：法蘭連接型執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB9119.8-88
● 精度等級：LUCB型2.5級；（1.0 級、1.5級需協(xié)議供貨)
● 防爆等級：本安防爆型ExiaⅡCT4 ；隔爆型ExdⅡCT6
● 防護(hù)等級：IP54、IP65
● 表體材質(zhì)：1Cr18Ni9Ti(其它材質(zhì)協(xié)議供貨)
3.2 電氣參數(shù)
● 工作電壓： 24VDC、3.6VDC鋰電（電池壽命大于2年，只限現(xiàn)場顯示型）。
● 輸出信號
※ 工況瞬時(shí)流量對應(yīng)電壓脈沖（低電平≤1V,高電平≥6V，脈寬≥10uS）
※ 工況瞬時(shí)流量對應(yīng)兩線制4-20mA輸出
● 通訊方式：RS232、RS485或HART協(xié)議（以上通信方式需協(xié)議供貨）
● 顯示方式：現(xiàn)場液晶雙行顯示： 可同時(shí)顯示瞬時(shí)流量、累積流量。
3.3 選型參數(shù)
3.3.1 LUCB型渦街外形結(jié)構(gòu)及外形尺寸
所有LUCB型插入式渦街表體與管道連接處法蘭為DN100標(biāo)準(zhǔn)法蘭。所有法蘭參照標(biāo)準(zhǔn)為GB9119.8-88。渦街流量計(jì)外形尺寸見圖二、表一。
LUCB型渦街外形結(jié)構(gòu)示意圖
3.3.2 LUCB型插入式渦街可測介質(zhì)工況流量范圍計(jì)算
※ 氣、液最小工況體積流量計(jì)算公式：Qmin=3600*Vmin*(π*D /4) 公式5
※ 氣、液最大工況體積流量計(jì)算公式：Qmax=3600*Vmax*(π*D /4) 公式6
※ 氣體最小標(biāo)況體積流量計(jì)算公式：QNmin=Qmin *[( P標(biāo)工+P ）*(273.15+T標(biāo))*Z]/ [P標(biāo)*(273.15+T工)] 公式7
※ 氣體最大標(biāo)況體積流量計(jì)算公式：QNmax=Qmax *[( P標(biāo)+P工）*(273.15+T標(biāo))*Z]/ [P標(biāo)*(273.15+T工)] 公式8
※ 氣體工況密度計(jì)算公式ρ=2695ρn標(biāo)（P +P工）/（273.15+T工） 公式9
● Qmin—插入式渦街可測流體最小工況體積流量（單位：m /h）
● Qmax—插入式渦街可測流體最大工況體積流量（單位：m /h）
● Vmin—插入式渦街可測流體最小工況流速（單位：m/s 見表七）
● Vmax—插入式渦街可測流體最大工況流速（單位：m/s 見表七）
● D—插入式渦街測量口徑（單位：m）
●π—圓周率3.1415926
● QNmin—插入式渦街可測氣體最小標(biāo)況體積流量（單位：m /h）
● QNmax—插入式渦街可測氣體最大標(biāo)況體積流量（單位：m /h）
● T標(biāo) —標(biāo)況溫度，一般為20℃。（單位：℃）
● T工 —被測氣體工況溫度（單位：℃）
● P標(biāo) —標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（取絕對壓力等于0.101325MPa）
● P工 —被測氣體工況下表壓力（單位：MPa）
● Z—測量流體的壓縮系數(shù)（一般氣體取1.0）
● ρ—?dú)怏w工況下的密度（單位：kg/m ）
● ρn—?dú)怏w標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度（單位：kg/m ）
※ LUCB型插入式渦街測量蒸汽時(shí)流量范圍計(jì)算方法如下：
● 根據(jù)蒸汽的溫度、表壓力查表四或表五，得出蒸汽的工況密度ρ。
● 根據(jù)蒸汽工況密度ρ，查表七氣體欄得出插入式渦街可測最小工況流速Vmin或最大工況流速Vmax
● 根據(jù)已知插入式渦街的測量管徑，通過公式5、公式6計(jì)算出最小工況體積流量Qmin或最大工況體積流量Qmax。
● 最后用工況密度ρ乘以Qmin或Qmax就得到了不同口徑插入式渦街測量蒸汽時(shí)的質(zhì)量流量范圍。
四、安裝要求
4.1 儀表不應(yīng)安裝在有強(qiáng)烈震動的管道上,否則影響測量精度。若必須安裝在震動管道上, 應(yīng)采取減震措施,如：在上游2D附近加裝管道支撐點(diǎn)；在滿足直管段要求前提下,加撓性管過渡等。
4.2 上游側(cè)和下游側(cè)應(yīng)盡可能留出較長的直管段， 直管段應(yīng)滿足表1要求。
表1 直管段要求
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上游管況 |
上游直管長度 |
下游直管長度 |
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同心收縮,全開閘閥 |
≥15D |
≥5D |
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一個(gè)90°彎頭 |
≥20D |
≥5D |
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同一平面二個(gè)90°彎頭 |
≥25D |
≥5D |
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不同平面二個(gè)90°彎頭 |
≥40D |
≥5D |
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調(diào)節(jié)閥,半開閥門 |
≥60D |
≥5D |
4.3 渦街流量計(jì)可垂直、水平或傾斜安裝在管道上,對垂直安裝的流量計(jì),流體流向必須自下而上。當(dāng)測量液體時(shí), 流量計(jì)管道內(nèi)必須充滿液體。
4.4 管道內(nèi)徑應(yīng)盡可能與流量計(jì)的內(nèi)徑一致。若不一致,應(yīng)采用比流量計(jì)內(nèi)徑略大的管道。管道內(nèi)徑、流量計(jì)內(nèi)徑與密封墊三者必須安裝同心, 密封墊不得凸入管道內(nèi)。
4.5 新的管線在安裝儀表前,必須小心清洗,以免損壞儀表。裝入儀表時(shí),應(yīng)使其上的流向標(biāo)志與管道內(nèi)流體流向一 致。投運(yùn)時(shí)應(yīng)緩慢啟閉閥門，避免瞬間沖擊。
4.6體安裝方式及焊接方法
LUCB型渦街的安裝應(yīng)該本著確保焊接牢靠、直管段范圍內(nèi)管道內(nèi)壁的平整與光滑度,卡裝型表體法蘭與法蘭之間安裝時(shí)應(yīng)確保軸向同心，插入式渦街應(yīng)確保連接短節(jié)法蘭與管道軸線的平行度。其具體安裝形式如上圖。
表體初裝完成以后，當(dāng)測量介質(zhì)為蒸汽或其它高溫介質(zhì)時(shí)，在管道內(nèi)充滿介質(zhì)后，應(yīng)對法蘭螺栓進(jìn)行重新緊固。并對管道進(jìn)行保溫，避免因?yàn)榄h(huán)境溫度過熱而將渦街放大器損壞。
電纜的連接:
采用AVPV 2 * 0.5mm2 雙芯屏蔽電纜經(jīng)進(jìn)線孔進(jìn)入,按圖4進(jìn)行接線.
圖4
為抗電磁干擾,24伏供電電源的負(fù)端必需良好接地!如需取出1—5伏電壓輸出信號,可按圖示接入250歐精密電阻。
若要檢定流量表的流量系數(shù),可如圖中虛線所示從P端子將流量脈沖信號引出,接至校驗(yàn)設(shè)備中。注意此時(shí)應(yīng)在前電路板上方的跳線9中插入跳線插頭，使脈沖放大電路的電源接通，才有脈沖輸出。
★檢定畢，必須將該跳線插頭拔下！否則電流輸出無效。
五 參數(shù)設(shè)定與調(diào)試
5.1按鍵的設(shè)定操作
下面詳解按鍵(6)操作過程。
5.1.1 儀表系數(shù)的設(shè)定與修改(設(shè)定范圍:0.01-----999999.99)
按功能鍵 “F”,顯示SET C,隨即顯示原設(shè)定過的儀表系數(shù),最高位閃爍 。正常情況下,不允許改動儀表系數(shù),再按“F” 鍵確認(rèn)可使之轉(zhuǎn)入下一功能操作。如確要修改,按”+1”鍵,閃爍位自動加 1,一直加到數(shù)值合適后,按 “》” 鍵使閃爍位右移,以便設(shè)定下一位。如需增加儀表系數(shù)位數(shù),可連續(xù)操作 “》” 鍵,閃爍位在移至最低位后會轉(zhuǎn)到最高位,以便對高位設(shè)定。
設(shè)定畢,按 “F” 鍵確認(rèn),顯示出 C PASS,表示儀表系數(shù)的修改已獲通過。
(注意:a. 如中途要修改儀表系數(shù),應(yīng)把累積總量記下,更改畢,要清累積總量,重新積算。
b. 若儀表系數(shù)大于 10000,其小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值會被忽略。)
5.1.2 小流量切除值的設(shè)定與修改(設(shè)定范圍:0.01---9999.99)
儀表系數(shù)設(shè)定畢,顯示 SET CUT,示意可設(shè)定小流量切除值,方法與5.1.1 同。設(shè)定好后，按 “F”鍵確認(rèn),便顯出 CUT PASS 以示通過。
5.1.3 流量上限設(shè)定
按 “F” 鍵， 進(jìn)入鍵操作狀態(tài)
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顯示 SET C,要求設(shè)定或修改儀表系數(shù)C。此時(shí)會先顯出原有儀表系數(shù)值。 |
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按“+1”鍵增加數(shù)值，按“》”鍵右移閃爍
位。設(shè)定、修改畢，按“F”鍵確認(rèn)后，
顯示 C PASS ， 表示C值已通過。 |
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顯示 SET CUT 及原有小流量切除值， 示意可進(jìn)行設(shè)定或修改。 |
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按“+1”鍵、“》”鍵改變小流量切除值。改畢，按“F”鍵確認(rèn)，隨即顯示
CUT PASS ， 表示CUT值已通過。 |
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顯示FL¯ ¯，表示需要設(shè)定流量上限,此時(shí)會先顯出原有FL¯ ¯值 |
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按“+1”鍵、“》”鍵改變流量上限值,改畢，按“F”鍵確認(rèn)，隨即顯示
FL¯ ¯ PASS , 表示通過。 |
同時(shí)按“F”和“》”鍵5 同時(shí)按“F”“+1”和“》”
秒以上，出現(xiàn)8個(gè)閃爍0 三鍵,就輪流顯2〞，5〞, 單獨(dú)按“F”鍵,確認(rèn)操作
，若按“F”鍵確認(rèn)，就 10〞。顯2〞時(shí)按“F”鍵 結(jié)束
清除累積總量 ,則顯示刷新周期變2秒
圖5
小流量切除值設(shè)定畢,顯示 FLˉˉ,表示需要輸入對應(yīng)于 20mA輸出時(shí)的最大流量值。設(shè)定方法同5.1.1。設(shè)定畢,顯示 “End” 閃爍,意即問詢按鍵操作程序是否結(jié)束了?若按 “F” 鍵確認(rèn),儀表會將各項(xiàng)參數(shù)存入 EEPROM 中,并轉(zhuǎn)入正常測量、顯示。
5.1.4 如何清除累積總量?
為防止誤操作或他人不必要的介入引起累積量丟失,增添了一些操作層次。 按 “F” 鍵進(jìn)入按鍵操作程序后，再多次按“F”鍵,直至顯示 “End” 閃爍后,同時(shí)按下 “F” 鍵與 “》” 鍵5秒以上,顯出8個(gè)閃爍的 “0”,詢問是否確要清總量,若臨時(shí)改變主意,,按下除 “F” 鍵以外的其他鍵,退出清總量操作；如確要清除,按 “F” 鍵認(rèn)可。 清除總量后,存入EEPROM并自動恢復(fù)正常測量顯示。
不同顯示刷新周期,對測量與積算精度沒有影響。
5.2 流量計(jì)現(xiàn)場調(diào)零
流量計(jì)在出廠時(shí)已調(diào)好,一般不必調(diào)整。如果現(xiàn)場工況有較大變化,可參照下述方法進(jìn)行傳感器調(diào)零:
合上儀表電源,關(guān)閉管道閥門,將電位器W2逆時(shí)針調(diào)到頭,此時(shí)雖然沒有流量，但因干擾的存在，傳感器仍有微小輸出。慢慢順時(shí)針調(diào)W2 ,直到剛好無輸出即可。打開閥門,儀表應(yīng)正常工作。
5.3 輸出電流的調(diào)整
為了簡便、快捷,在前電路板右下方設(shè)置了一個(gè)跳線開關(guān)(圖3之3),平時(shí)測量時(shí),跳線插頭必須拔下。當(dāng)插上跳線插頭時(shí),儀表會自動產(chǎn)生對應(yīng)于流量下限(0)和流量上限(即所設(shè)定的FLˉˉ)的電流信號,如果在輸出回路串入250歐精密電阻（參閱圖4）,會量得在1伏與5伏間交替變動的電壓,周期約20秒,可從容地反復(fù)調(diào)節(jié)后電路板上標(biāo)有”4mA”,”20mA”的兩個(gè)電位器，至電壓恰為下限1伏、上限5伏（亦即下限達(dá)4毫安，上限達(dá)20毫安）為止。
★調(diào)整畢，務(wù)必把該跳線插頭拔下！
前電路板上方有一組跳線開關(guān)10，供輸入信號選擇用，工作時(shí)必須將跳線插頭插在左方 “測”的位置。如插到“2KHZ”一側(cè)，儀表將自動接入2048Hz 的標(biāo)準(zhǔn)信號代替渦街傳感器的頻率信號,用以檢查儀表。
★注意工作時(shí)務(wù)必將跳線插頭插回 “測” 的位置! 否則不能測量。
六 故障排除
故 障 管道中有流量，但流量顯示為0
排除步驟 1. 確認(rèn)管道中確實(shí)有流量,且大于可測流量下限。
2．檢查小流量切除值的設(shè)定是否過大。
3．若管道流量正常，按五.2的辦法調(diào)后電路板上的電位器W2, 如變得有輸出和顯示,說明工作已基本正常。
4．如仍無輸出，將前電路板上方的跳線開關(guān)(10)插向右方，此時(shí)若流量仍顯0，累積量又無變化，說明前電路板有問題，應(yīng)考慮更換。
5．如果第4項(xiàng)試驗(yàn)中，累積值有規(guī)律地增長，則問題仍出在后電路板或傳
感頭。
6．判斷傳感頭好壞。將傳感頭兩引線從后電路板下方的端子中拆下，用萬用 表測傳感頭兩引線阻值，以及傳感頭兩引線分別對外殼的阻值，均應(yīng)大于2MΩ，否則需更換傳感頭。如果傳感頭正常，那么，后電路板就要考慮更換了。
故 障 管道中并無流量，但顯示值在變化
排除步驟 1. 查看儀表安裝位置是否震動過大，若震動大，應(yīng)參照三. 2的方法進(jìn)行
減震。
2. 順時(shí)針調(diào)電位器W2,直至放大器剛好無輸出,使流量顯示回零。
故 障 液晶顯示屏顯示刷新速度猛增
排除步驟 關(guān)機(jī),重新啟動。如未見效,再重復(fù)多次。
故 障 液晶顯示屏暗淡不清
排除步驟 關(guān)機(jī),重新啟動。如未見效,通知廠方處理。
故 障 液晶顯示屏右側(cè)光柱交替變?nèi)粱蛉?/SPAN>,電流輸出亦在最大最小間跳動
排除步驟 此因電流調(diào)試用跳線插頭(圖3之3)沒有拔下。將它拔下即可。
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