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插入式涡街流量计
安装使用说明书
目录
一、 概述--------------------------------------------------------------------- 1 二、 主要技术参数--------------------------------------------------------- 1 三、 主要结构与工作原理------------------------------------------------ 四、 安装与调试------------------------------------------------------------ 五、 接线 ------------------------------------------------------------------- 六、 选型--------------------------------------------------------------------- 七、 使用现场插入式涡街传感器仪表系数的确定------------------- 八、 计算实例--------------------------------------------------------------- 九、 常见故障处理--------------------------------------------------------- 十、 现场显示型传感器键盘的操作------------------------------------ 十一、 其它 --------------------------------------------------------------- 十二、 订货须知----------------------------------------------------------
一 概述
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3 3 7 8 9 12 13 14 16 16
插入式涡街流量计采用插入式结构，用小尺寸的涡街流量传感器插
入到大口径管道内的某一特定位置（平均流速处或最大流速处），测量其局部流速，从而实现整个管道的流量测量。
它具有LUGB涡街流量计的全部特点，除此之外，还具有体积小、重量轻、造价低、压损小等优点，另外，如果在插入口处安装球阀和提升机构，还可以进行不断流拆装，便于传感器的清洗和维修。插入式结构是目前测量大、中型管道内流量较好的有效方法，这种仪表可用于城市输水输气管线、工业通风管道、江河湖泊源水提取等。
二 主要技术参数
１ 公称直径 Φ200～Φ3000 ２ 精度等级 ±2.5％ 测量头的精度等级 ±1％ ３ 工作压力 ≤1.6 MPa ４ 被测介质温度 -30～+350℃ ５ 测量头的插入深度
① 平均流速处 H0=0.121D ② 最大流速处 H0=0.5D ③ 实际插入深度 H = H0±0.05 H0 式中 H0— 理论插入深度 H — 实际插入深度
D — 管道内径尺寸 ６ 测量头插入方向允差
测量头的轴线应与管道轴线平行，夹角允差为±5°。 ７ 工作环境条件
ａ 环境温度 -25～+75℃ ｂ 相对湿度 5～100％ ｃ 大气压 86～106 Kpa ８ 供电电源 +24VDC ９ 消耗功率 ≤3W
１０ 测量范围
① 被测介质为液体时，测量的流速范围为0.55～5m/s
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② 被测介质为气体时（含蒸汽），测量的流速范围为3～35m/s 凡管道内的介质流量在此范围之内均可实现准确测量。
１１ 流量显示方式 ①上行显示瞬时流量 ②下行显示累积流量
三 主要结构与工作原理
根据卡门涡街原理，当流体流经涡街测量头时，将产生旋涡分离现
象，而旋涡分离的频率与流经测量头的流速成正比，检测出旋涡频率就可确定流体在测量头插入位置上的流速，而后，再根据局部流速与整个管道流速的关系来确定流过管道的流量。
插入式涡街流量传感器有断流拆装式和不断流拆装式两种,见图１
四 安装与调试
（一） 安装条件
１ 安装场所应避开强电设备、高频设备、强开关电源设备等。 ２ 安装场所应避开高温热源和辐射源，避免腐蚀性气体和高温环境影响。
３ 应选择无振动或振动小的场所进行安装。
４ 根据现场安装条件的不同，为保证其测量精度，变送器上下游应具备足够长的直管段。直管段要求见表１。 表１
上游直管段长度 上游阻流件形式 全开阀 同心收缩 90°单弯头 同平面双弯头 不同平面双弯头 调节阀 测 量 头 在平均流速点 35D 30D 50D 50D 80D 测 量 头 在最大流速点 15D 10D 25 D 25 D 50 D 下游直管段长度 5D 建议安装到变送器下游5D以外处
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图1 插入式涡街结构图 4
５ 测量头上箭头的方向应与流体流动的方向一致。安装时测量头与流体流动方向的夹角不大于5°（见图２） 图2 ６ 变送器本身工作与安装方向无关，可水平、垂直或其他角度安装，但考虑到整套插入式机构较高较重，因此，建议采用水平安装的方 式进行安装（见图３）。测量液体时，应能保证液体充满整个管道且有一定的背压。 图3插入式涡街流量传感器安装示意图 ７ 根据使用现场的情况和用户的要求，如果不断流拆装仪表，应在安装座的上方加装Φ100口径耐压1.6MPa的球阀。一般情况下，球阀和螺柱用户自备，但也可向制造厂订购，由制造厂装配后再与管道安装。 ８ 因变送器的插入深度是依据用户管道内径设计好的，所以，用户在安装时，只注意流体方向并用螺栓固定好即可。勿随意拆卸或调整测量头，否则影响计量精度甚至因泄漏损坏仪表。
９ 如果变送器的安装管道有较强的振动，请采取减振措施后，再使用仪表，其方法是在变送器上、下游的2DN 处增设防振座或防振垫。 （二）安装与调试
１ 安装前的检查，开箱后应按装箱单内的附件等检查装箱是否正确，仪表有无损坏等，如有疑问，请及时与生产厂联系。
２ 在被测介质管道上开一个Φ105的孔，将安装座从传感器上拆 下来（其它勿拆动），然后焊接在管道开孔位置上，注意保证安装座法兰
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平面以及两对称固定孔与管道中心线 平行且安装座中心线与管道中心线相 交成90°，见图4 3 安装前，先按表２的要求 接线(详见下页“五、接线”)，确认接 线无误后，方可进行静态调试。注意： 静态调试应在室内或无防爆要求的现场 进行。 图4 表２ 接线端子名称和标志 接线端子标志 +24V 接线端子名称 信号输出类型 24V电源正极 ┻ 接地 信号 ╋ ━ 脉冲信号 标准信号正极 标准信号负极 4～20mA标准信号输出型 脉冲信号输出型 4 确认接线无误后，接通电源，传感器在静态下应无脉冲输出，模拟输出则显示电流值为４mA。而后用手接触变送器的输入端，传感器的脉冲输出为50Hz方波，模拟输出则显示相应的电流值，手离开后，恢复到初始状态，即输出为零。若用非金属棒，敲击测量头，则相应有方波输出或电流输出，此调试表明变送器工作正常，可上线安装，否则应查找原因。
5 调试完毕，将传感器正确的安装在测量管线上，并符合安装条件的要求，同时要检查各处的密封情况。 （1）断流后拆装式传感器 因传感器的插入深度是依据用户测量管径设计好的，所以安装时只注意安装方向，用螺栓紧固好即可，见图5。
图5 图6
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（2）不断流拆装式传感器（安装见图6）
①安装座焊好，先将球阀装在安装座上，，用螺栓紧固并密封。 ②打开球阀，将涡街测头插入球阀内，再将提升机构与球阀间用螺 栓紧固。注意密封。
③出厂前，测量头的插入深度已调节整好，勿随意调整或拆卸测量头，否则造成泄漏或影测量精度。
6 变送器安装后，经密封检验确认无泄漏时可进行动态调试。 ① 接通电源，流体不流动，变送器应无输出信号。
② 缓慢打开阀门使流体流动，流量达到变送器规定的量程时，变送器应有较稳定的输出，此时证明变送器工作正常。
③ 如果输出不稳定，可适当调节转换器内的电位器W1和W2 （顺时针调节，灵敏度和放大倍数增大；逆时针调节，灵敏度和放大倍数则减小。）
五 选型
（一）选用插入式涡街流量变送器，一般应根据管道内流量的大小来确 定，也就是说，管道内的流量必须在变送器的流量测量范围内，最佳是实际流量处于变送器量程范围的1/2～2/3处。
（二） 根据上述要求，在选型之前应对管道内的被测流量进行核算，以确定选型是否正确。
１ 液体流量核算，采用下述公式进行计算。
V = 353.7
m/s
式中 V — 被测介质流速 m/s
QV— 管道内液体流量 m3/h （可以是估算值） D — 管道内径 mm
计算结果如V＞0.55 m/s，表示选型仪表可以使用。 ２ 气体流量核算
① 如果给定状态下的体积流量，可以用上式进行核算，当计算结果V＞5 m/s时表明选型仪表可以使用。
② 如果给定状态下的质量流量，应将此质量流量转变为体积流
量，再进行计算，即：
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V = 353.7
式中 M — 状态下的质量流量 kg/h （可以是估算值） ρ — 状态下的被测介质密度 kg/m3
计算结果如V＞5 m/s，表示选型仪表可以使用。
③ 如果给定的数据是标准状态下的体积流量（Nm3/h），那么，应 将标准状态下的体积流量Q N换算成使用状态下的体积流量，再进行计算，即：
Q V = Q N · · m3/h
式中 QN— 标准状态下的体积流量 Nm3/h
QV— 使用状态下的体积流量 m3/h
t1— 使用状态下的介质温度 ℃ P1 — 使用状态下的介质压力 MPa
QV计算后，再用前面的公式计算流速V ，计算结果若V＞5 m/s时表明选型仪表可以使用。
六 使用现场插入式涡街传感器仪表系数的确定
（一） 测量头的仪表系数K0
变送器测量头的仪表系数出厂前已在试验室内标定，并在鉴定证书 中给出，由于试验室的条件与工况条件不完全一致，因此此值可以在现场适当修正。
（二） 变送器的仪表系数Ｋ可按下式计算： Ｋ＝
式中 K — 变送器的仪表系数 1/m3 K 0— 变送器测量头的仪表系数 1/m
α— 速度分布系数；β— 阻塞系数；γ— 干扰系数
A — 管道横截面面积 m2
１ 速度分布系数α的确定
（１） 测量头插入到管道轴线处（最大流速处） α=
式中 α— 速度分布系数；D — 管道内径 mm
Δ— 管壁粗糙度 mm （见表3）
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ReD— 管道雷诺数
ReD＝354×10 -3×
式中 Qcom— 工况下常用体积流量
ρ — 介质密度; η — 流体动力粘度
表3 管壁等效绝对粗糙度Δ值 材 料 黄铜 紫铜 铝 塑料 玻璃 条 件 光滑 无积物 Δ值（mm） ＜0.03 ＜0.03 0.05—0.10 0.05—0.10 0.05—0.10 0.10 0.10—0.20 0.20—0.30 0.50—2 ＞２ 0.03—0.05 0.10—0.20 0.13 0.25 1.0—1.5 ＞1.5 0.03—0.05 ＜0.03 0.05 钢 铸铁 石棉水泥
新管 冷拔无缝管 新管 热拉无缝管 新管 轧制无缝管 新管 纵向焊接管 新管 螺旋焊接管 轻微锈蚀 锈蚀 结皮 严重结皮 新管 涂覆沥青 新管 涂覆沥青 镀锌管 新管 锈蚀 结皮 新管 涂覆沥青 新管 有涂层和无涂层 一般 无涂层 （２） 测量头插入到管道平均流速处，这时测量点距管道内壁的尺寸为0.242R±0.01R（R－管道半径)，测量头不受横向流速梯度的影响，测量可在等于轴向平均流速的点上进行．则 α＝１ ２ 阻塞系数β的确定 （１） 阻容率的计算
① 测量头插入到管道轴线处（最大流速处）
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S =
式中 S — 阻塞率；B — 测量头插入杆直径 mm
d — 测量头外径 mm
D — 管道内径 mm
② 测量头插入到H深度处（自管道内壁算起）
S =
式中 H — 测量头插入杆的插入深度 mm （２） 阻塞系数β的计算 ① 当S ≤0.02时，β＝1
② 当0.02≤S ≤0.06时，β＝1－0.125S
③ 当S ＞0.06时，β＝1－CS C值依管径大小而定。 根据一般管道的状况和经大量试验确定，一般C值在0.9左右。 ３ 干扰系数γ的确定
干扰系数是非充分发展管流的修正系数，目前仅有少量典型阻流件的试验数据还不够成熟，一般可在现场直接标定确定之，对于充分发展管流，也就是变送器上游的直管段足够长时，取γ＝1。 ４ 管道横截面面积的确定
管道横截面面积可通过实测管道内径或管道外周长推算出，由管道外周长推算横截面面积按下式计算：
A = （ －2e）2
式中 A — 管道横截面面积 m2 ;P — 管道外径周长 m ΔP— 管道表面修正值 ΔP = a a — 管道外表面局部突出高度 m
e — 管道壁厚度 m ; D — 管道内径 m
当a＞0.01D 或表面凹陷，使测量软尺不能贴紧管道表面时，不能采用此法进行计算。
(三) 将通过上述计算公式计算出的变送器仪表系数，输入到流 量显示仪表中（输入方法详见流量显示仪表的使用说明书），本变送器便
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可正常工作。如果用户不便计算，可将下述技术参数以书面形式提供给制造厂，由厂方计算后，输入到显示仪表中，再告知用户也可。 １ 被测介质
２ 使用时的流量范围 ３ 管道材质 ４ 管道内径 ５ 管道新旧程度 ６ 管道壁厚
７ 管道外表面局部突出高度 ８ 管道外径周长
七 计算实例
１ 已知涡街流量变送器测量头的仪表系数（K0）为18.8178 1/m3,插入杆外径B为27，测量头外径d = 52mm，测量管内径为Φ800，内壁粗糙度Δ／D＝0.0024，测量头插入到管道中心位置，管内流动为充分发展管流，请确定涡街流量变送器的仪表系数K 。 解：① 计算管道横截面面积A
A = D2 = = 0.5027 m2 ② 求阻塞系数β
S = =
＝0.0243（0.02＜0.0243＜0.06） β＝1－0.125S=0.9970 ③ 计算雷诺数ReD
假设管道介质为空气，压力为0.05MPa，温度为150℃，常用流量为46670.5 m3/h
工况下介质密度：ρ＝ρ20 · ＝ 1.2046× × ＝1.2464 Kg/m3
动力粘度 η＝23×10 -6 Pa·s
雷诺数 R eD = 354×10-3 =354×10 –3×
=1.119×10 6
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④ 流速分布系数α 按公式计算得α＝0.8151
⑤ 已知变送器上游直管段足够长γ＝1 ⑥ 变送器的仪表系数 K
K＝ ＝ ＝46.063(1/ m3）
八 常见故障处理 故障现象 ㈠ 通电后， 无介质流动， 但有信号输出 故障原因 输入不屏蔽或接地不良， 引入电磁干扰。 管道有强烈振动 附近有强电设备或动力干扰 输入信号断线 没有+24V电源 对 策 检查接地情况，改善屏蔽，消除电磁干扰。 采取减振措施，降低变送器的灵敏度， 加强信号滤波。 改变安装位置，采取电隔离措施。 检查各接线端子及信号线 检查电源 调节转换板上的W1和W2电位器。 检查元器件及工作点 用静态调试法检查传感器 调节流量或缩小管径、更换仪表 采取减振措施 降低转换器增益，加强信号滤波。 检查接地情况 检查接线情况或更换测量头 清洗测量头或更换测量头 更换元器件 加固安装 清除缠绕物 更换安装位置，修正仪表系数 缩径或更换安装位置，改善管道状况 改善流动条件 缩小管道内径 调整工作状态 12
㈡ 通电后， 有介质流动， 但无信号输出 转换器灵敏度过低 电子元器件损坏 压电检测杆损坏 流量太小（低于最小使用流量） 管道振动影响 转换器灵敏度过高 接地不良 测量头内有断线或接触不良 测量头被损坏或被沾污。 转换器部分元器件失效 ㈢ 输出不稳插入杆固定不稳，有晃动 定测量误差大 插入杆或测量头有异物缠绕 上游直管段长度不够 流体不满管 流量有脉动 流量过小 流速过高有气蚀现象
流速过高引起插入杆强烈振动 调整流量，增大管径 调整流量和压力 加固插入杆安装 改进装配和安装 ㈣ 有异常声音 ２产生气蚀现象 ３插入杆松动 ㈤ 有泄漏 密封不良
九转换器的接线与操作
1.转换器的接线 1.1脉冲输出型 1.1.1供电方式
电源供电:采用外电源时为：18~24VDC 1.1.2 接线说明
VCC：外接电源正极，，可接18~24VDC FOUT:频率信号输出端，可输出传感器测量的脉冲信号 GND：外接电源负极，接外电源地。 1.2电池供电现场显示型 1.2.1供电方式
本产品为双电源供电 采用外电源时为：12~24VDC/30mA(-20%~+15%)，无输出可低至9V。采用电池供电时：锂电池3.6V/0.3mA。
1.2.2 接线说明
采用电池供电时厂家提供插接器，，发货时插接器断开，使用时把插接器连接好就可以使用了，另外本款仪表提供双电源工作方式，当使用外接电源时，可输出传感器测量的脉冲信号
+ VCC：外接电源正极，，可接12~24VDC FOUT:频率信号输出端，可输出传感器测量的脉冲信号 - GND：外接电源负极，接外电源地。
CMA: 485通讯A端 （可选） CMB: 485通讯B端 （可选） 1.3外接电源4-20mA输出型
1.3.1供电方式：12~24VDC/4-20mA(-20%~+15%)。 1.3.2 接线说明
+: 4-20mA正端24V正极 --: 4-20mA负端24V负极
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CMA: 485通讯A端 （可选） CMB: 485通讯B端 （可选） 2.用户菜单操作 （一）、工作屏
接通电源后，仪表首先自检，完成后进入屏1的工作主显示状态。
xxxxxx.xxm3xxxx.xxm3/hF=xxx.xxHz
图表 1 电池供电现场显示型工作屏1界面
xxxxxx.xxm3xxxx.xxm3/hF=xxx.xxHzIout=x.xxmA
图表 2 两线制电流输出工作屏1界面
第一行：累计量；2位小数显示，小数点自动进位。单位与瞬时流量单位的非时间部分一致 第二行：瞬时流量；保留小数后2位，流量单位详细见菜单设置
第三行：流量信号频率值；显示F=XXXX.XX Hz。保留2位小数显示。
第四行：标准电流输出型输出电流值；显示I= XX.XX mA，保留2位小数显示
电池供电型右下角为电池电量指示，仪表使用电池供电时，显示电池电量。
按 “<” 键或者“+”健在工作屏2与工作屏1之间切换
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T=xxx.x℃P=xxx.xxkPa输入密码：XX
图表 3 工作屏2副界面
第一行：温度设置值；用于温度补偿有关的计算。显示T≡999.9℃。保留1位小数显示。 第二行：压力设置值；用于压力补偿有关的计算。显示P≡99999.99kPa，保留2位小数。 第三行：进入设置态的密码。 按“E”键进入密码输入初始状态。
按“S”键取消输入态，返回屏二副界面显示。
按“+”键在输入态，循环改变光标处数值。 按“<”移动当前输入光标位置； 在输入态按“E”键，交验密码。正确则进入菜单，不正确，则返回到输入初始状态。
T=xxx.xx℃P=xxx.xxkPa输入密码：0
图表 4 密码输入初始状态
密码：用户菜单密码22 （二）、用户参数设置
按“S”键，退出输入状态。 按“E”键，确认保存输入。 按“+”键，循环改变光标处的数值或符号。 输入最多输入8位数据（包括符号、小数点）。
按“<”键，将当前输入光标向右移动一位。
2、菜单操作：在菜单浏览中
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按“+”键下翻；按“<”键上翻；按“E”键进入子菜单。 按“S”键，返回工作屏2界面。 在子菜单中，按“S”键退出；按“E”键进修改态。在修改态如改选择项，则按“+”键向下选择；按“<”向上选择，按“E”键确认。如是输入式修改，则按照输入操作进行。
注意事项：参数设置时，显示内容需按“E”键确认后才可存入，否则设置无效
表格 1用户参数设定菜单 用户菜单密码为22。
子菜单 序号 菜单显示 意义 选择项或数值范围 1 流量单位选择 2 算法选择 0：m3/h 1：m3/m 2：l/h 流量单位选择 3：l/m （默认0） 4：t/h 5：t/m 6：kg/h 7：kg/m 00：常规体积流量 01：常规质量流量 02：常规气体体积流量 算法选择 03：常规气体质量流量 （默认0） 04：饱和蒸汽温度补偿 05：饱和蒸汽压力补偿 06：过热蒸汽温压补偿 流量系数 （默认3600） 设定仪表系数，单位为P/m3 3 流量系数 4 满度输出流量 5 6 密度设置 温度设置 当仪表输出4~20mA模拟信号时必须设满度输出流量 定该值，且不得为0，单位与流量单位一（默认1000） 致 密度设置 当算法选择设置为质量流量（01、03）时，（默认1.0） 必须设置此项，单位为kg/m3 温度设置 设定温度计算值，当选择02、03、04、06（默认0.0） 算法时，必须设置此项。单位为摄氏度 设置气体绝对压力 （默认101.325） 设置切除脉冲输入百分比 默认（1%） 设置RS485通讯序号 （默认0） 设输出电流 设置气体绝对压力计算值，当选择02、03、05、06算法时，必须设置此项。 单位为kPa （真空为0.0将导致流量为0） 数值在0~100之间 仅VT3WE型 仪表进行RS485通讯时需设定此项，且不能与同一系统内其他设备相同，范围为0~31 仅VT2WE型 设电流输出阻尼时间，用7 绝对压力设置 8 下限切除流量 9 485 Address 9
阻尼时间 阻尼时间 （默认为4s） 16
于避免输出电流随流量波动太大 范围为2~32
10 清零累计量 清零累计量 若要清零累计量，选择YES并按“E”键即可
十 其它
１ 仪表出厂前均已经过严格检查和标定，用户在使用时，切勿随意拆装旋涡检测体，否则需重新标定。
２ 转换板上的拨码开关出厂前已调试完毕，用户切记勿随意调整。
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