LWGY系列液體渦輪流量計(jì)
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Description
概述
LWGY系列渦輪流量顯示計(jì)是吸取了國內(nèi)外流量儀表先進(jìn)技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、精度高、復(fù)現(xiàn)性好、反應(yīng)靈敏，安裝維護(hù)使用方便等特點(diǎn)的新一代渦輪流量流量計(jì)，廣泛用于測量封閉管道中與不銹鋼1Cr18Ni9Ti、2Cr13及剛玉Al2O3、硬質(zhì)合金不起腐蝕作用，且無纖維、顆粒等雜質(zhì)，工作溫度下運(yùn)動(dòng)粘度小于5×10-6m2/s的液體，對于運(yùn)動(dòng)粘度大于5×10-6m2/s的液體，可對流量計(jì)進(jìn)行實(shí)液標(biāo)定后使用。若與具有特殊功能的顯示儀表配套，還可以進(jìn)行定量控制、超量報(bào)警等，是流量計(jì)量和節(jié)能的理想儀表。
產(chǎn)品特點(diǎn)
高精確度，一般可達(dá)±1%R、±0.5%R，高精度型可達(dá)±0.2%R；
重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到極高的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)；輸出脈沖頻率信號，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)；
可獲得很高的頻率信號（3~4kHz），信號分辨力強(qiáng)；
范圍度寬，中大口徑可達(dá)1:20，小口徑為1:10；
適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；
專用型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類專用型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等；
可制成插入型，適用于大口徑測量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。
技術(shù)參數(shù)
1.基本參數(shù)
| 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) | 渦輪流量傳感器（JB/T9246-1999） |
| 儀表口徑及連接方式 | 4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接 （15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接 |
| 精度等級 | ±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制） |
| 量程比 | 1:10；1:15；1:20 |
| 傳感器材質(zhì) | 304不銹鋼、316（L）不銹鋼等 |
| 使用條件 | 介質(zhì)溫度：-20℃～+120℃ 環(huán)境溫度：-20℃～+60℃ 相對濕度：5%~90% 大氣壓力：86KPa~106KPa |
| 信號輸出功能 | 脈沖信號、4~20mA信號 |
| 通訊輸出功能 | RS485通訊、HART協(xié)議等 |
| 工作電源 | A.外電源：+24VDC±15%，紋波≤±5%，適用于4-20mA輸出、脈沖輸出、RS485等 B.內(nèi)電源：1組3.0V10AH鋰電池，電池電壓在2.0V~3.0V時(shí)均可正常工作。 |
| 信號線接口 | 基本型：霍斯曼接頭或自帶三芯線纜；防爆型：內(nèi)螺紋M20×1.5 |
| 防爆等級 | ExdIIBT6或ExdIICT4 |
| 防護(hù)等級 | IP65或更高（可訂制） |
2.流量范圍及工作壓力
產(chǎn)品圖片 |
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儀表型號 | LWGY-N | LWGY-A | LWGY-N防爆型 | LWGY- A防爆型 | LWGY-B | LWGY- C |
信號輸出 | 脈沖 | 4-20mA | 脈沖 | 或4-20mA | 無 | 4-20mA/脈沖 |
供電電源 | +24VDC±15% | +24VDC±15% | 24VDC±15% | 24VDC±15% | 鋰電池 | 24VDC±15% |
精度等級 | 1.0~0.5級 | 1.0~0.5級 | 1.0~0.5級 | |||
測量范圍 | 標(biāo)準(zhǔn)量程 | 標(biāo)準(zhǔn)量程 | 標(biāo)準(zhǔn)量程或擴(kuò)展量程 | |||
顯示器 | 無 | 無 | 有 | |||
通訊接口 | 無 | 無 | 可選RS485 | |||
儀表材質(zhì) | 不銹鋼 | 不銹鋼 | 不銹鋼 | |||
防爆等級 | 無 | ExdIIBT6或ExiaIICT4 | ExdIIBT6或ExiaIICT4 | |||
防護(hù)等級 | IP60 | IP65 | IP65 | |||
整機(jī)功耗 | ＜1W | ＜1W | ＜1W | |||
儀表通經(jīng) | DN4~DN250 | DN4~DN250 | DN4~DN250 | |||
介質(zhì)溫度 | -20℃~120℃ | -20℃~120℃ | -20℃~120℃ | |||
環(huán)境溫度 | -30℃~60℃ | -30℃~60℃ | -30℃~60℃ | |||
測量范圍
儀表口徑 （mm） | 正常流量范圍（m3/h） | 擴(kuò)展流量范圍（m3/h） | 常規(guī)連接方式 與耐壓等級 | 特制耐壓等級（MPa） （法蘭夾裝） |
DN 4 | 0.04～0.25 | 0.04～0.4 | 螺紋連接/6.3MPa | 10、16、25 |
DN 6 | 0.1～0.6 | 0.06～0.6 | 螺紋連接/6.3MPa | 10、16、25 |
DN 10 | 0.2～1.2 | 0.15～1.5 | 螺紋連接/6.3MPa | 10、16、25 |
DN 15 | 0.6～6 | 0.4～8 | 螺紋連接/6.3MPa 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 20 | 0.8～8 | 0.45～9 | 螺紋連接/6.3MPa 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 25 | 1～10 | 0.5～10 | 螺紋連接/6.3MPa 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 32 | 1.5～15 | 0.8～15 | 螺紋連接/6.3MPa 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 40 | 2～20 | 1～20 | 螺紋連接/6.3MPa 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 50 | 4～40 | 2～40 | 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 65 | 7～70 | 4～70 | 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 80 | 10～100 | 5～100 | 法蘭連接/2.5MPa | 4.0、6.3、10、16、25 |
DN 100 | 20～200 | 10～200 | 法蘭連接/1.6MPa | 2.5、4.0、6.3、10、16、25 |
DN 125 | 25～250 | 13～250 | 法蘭連接/1.6MPa | 2.5、4.0、6.3、10、16 |
DN 150 | 30～300 | 15～300 | 法蘭連接/1.6MPa | 2.5、4.0、6.3、10、16 |
DN 200 | 80～800 | 40～800 | 法蘭連接/1.6MPa | 2.5、4.0、6.3、10、16 |
儀表選型
型 號 | 說 明 | |||||||
| LWGY- | □ | /□ | /□ | /□ | /□ | /□ | /□ | |
公稱通徑 | 4 | 4mm | ||||||
6 | 6mm | |||||||
10 | 10mm | |||||||
15 | 15mm | |||||||
20 | 20mm | |||||||
25 | 25mm | |||||||
32 | 32mm | |||||||
40 | 40mm | |||||||
50 | 50mm | |||||||
65 | 65mm | |||||||
80 | 80mm | |||||||
100 | 100mm | |||||||
125 | 125mm | |||||||
150 | 150mm | |||||||
200 | 200mm | |||||||
類型 | N | 傳感器型：+12V或24V供電，輸出三線制脈沖信號 | ||||||
A | 變送器型：+24V供電，輸出二線制4～20mA | |||||||
B | 智能型：鋰電池供電，現(xiàn)場顯示無信號輸出 | |||||||
C | 智能型：+24V供電，現(xiàn)場顯示并輸出二線制4～20mA | |||||||
C1 | 智能型：+24V供電，現(xiàn)場顯示并帶有RS485通訊協(xié)議 | |||||||
C2 | 智能型：+24V供電，現(xiàn)場顯示并帶有HART通訊協(xié)議 | |||||||
精度等級 | 05 | 0.5級 | ||||||
10 | 1.0級 | |||||||
02 | 0.2級（協(xié)商訂貨，生產(chǎn)周期較長） | |||||||
渦輪類型 | W | 擴(kuò)展測量范圍 | ||||||
S | 標(biāo)準(zhǔn)測量范圍 | |||||||
材 質(zhì) | S | 304不銹鋼 | ||||||
L | 316（L）不銹鋼 | |||||||
防 爆 | N | 非防爆型 | ||||||
| E | 防爆型，ExdⅡBT6 | |||||||
壓力等級 | N | 常規(guī)（參照表2） | ||||||
| H(x) | 高壓（參照表2） | |||||||
工作原理
圖1
圖1所示為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖，由圖可見，當(dāng)被測流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通道隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。
渦輪流量計(jì)的流量方程可分為兩種：實(shí)用流量方程和理論流量方程。
?。?）實(shí)用流量方程
式中
，
，……分別為體積流量，m3/s，質(zhì)量流量，kg/s；
f……流量計(jì)輸出信號的頻率，Hz；
K……流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3。
流量計(jì)的系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線如圖2所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為兩段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下限時(shí)，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上限時(shí)要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它完全不問傳感器內(nèi)部流體機(jī)理，把傳感器作為一個(gè)黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號）確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實(shí)際應(yīng)用。但要注意，此轉(zhuǎn)換系數(shù)（儀表系數(shù)）是有條件的，其校驗(yàn)條件是參考條件，如果使用時(shí)偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
（2）理論流量方程
根據(jù)動(dòng)量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動(dòng)方程
式中
J：葉輪的慣性矩；
dw/dt：葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度
M1：流體的驅(qū)動(dòng)力矩
M2：粘性阻力距
M3：軸承摩擦阻力距
M4：磁阻力矩
當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，
，則M1= M2+ M3+ M4。
經(jīng)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得
式中
n：葉輪轉(zhuǎn)速；
qv：體積流量；
A：與流體物性（密度、粘度等），葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)（葉片傾角、葉輪直徑、流道截面積等）有關(guān)的系數(shù)；
B：與葉片頂隙，流體流速分布有關(guān)的系數(shù)；
C：與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
國內(nèi)外學(xué)者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結(jié)構(gòu)及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動(dòng)力學(xué)特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動(dòng)特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)現(xiàn)場有旋渦和非對稱速度分布時(shí)水動(dòng)力學(xué)特性就非常復(fù)雜。不能用理論式推導(dǎo)儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍舊需由實(shí)流校驗(yàn)確定。但是理論流量方程有巨大的實(shí)用意義，它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場適用條件變化時(shí)儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測和估算。
安裝尺寸
傳感器的安裝方式根據(jù)規(guī)格不同，采用螺紋或法蘭連接，安裝方式見圖4、圖5、圖6，安裝尺寸見表4。
表4
公稱通徑（mm） | L（mm） | G | K（mm） | d（mm） | n（孔數(shù)） |
| 4 | 225 | G1/2 | |||
| 6 | 225 | G1/2 | |||
| 10 | 345 | G1/2 | |||
| 15 | 75 | G1 | Φ65 | Φ14 | 4 |
| 20 | 80 | G1 | Φ75 | Φ14 | 4 |
| 25 | 100 | G5/4 | Φ85 | Φ14 | 4 |
| 32 | 140 | G2 | Φ100 | Φ14 | 4 |
| 40 | 140 | G2 | Φ110 | Φ18 | 4 |
| 50 | 150 | G5/2 | Φ125 | Φ18 | 4 |
| 65 | 170 | Φ145 | Φ18 | 4 | |
| 80 | 200 | Φ160 | Φ18 | 8 | |
| 100 | 220 | Φ180 | Φ18 | 8 | |
| 125 | 250 | Φ210 | Φ18 | 8 | |
| 150 | 300 | Φ240 | Φ22 | 8 | |
| 200 | 360 | Φ295 | Φ22 | 12 |
安裝注意事項(xiàng)
?。?）安裝場所
傳感器應(yīng)安裝在便于維修，管道無振動(dòng)、無強(qiáng)電磁干擾與熱輻射影響的場所。渦輪流量計(jì)的典型安裝管路系統(tǒng)如圖7所示。圖中各部分的配置可視被測對象情況而定，并不一定全部都需要。渦輪流量計(jì)對管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感的，進(jìn)入傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流，因此要根據(jù)傳感器上游側(cè)阻流件類型配備必要的直管段或流動(dòng)調(diào)整器，如表5所示。若上游側(cè)阻流件情況不明確，一般推薦上游直管段長度不小于10D，下游直管段長度不小于5D，如安裝空間不能滿足上述要求，可在阻流件與傳感器之間安裝流動(dòng)調(diào)整器。傳感器安裝在室外時(shí)，應(yīng)有避直射陽光和防雨淋的措施。
圖7 傳感器安裝示意圖
表5
| 上游側(cè)阻 流件類型 | 單個(gè)90o 彎頭 | 在同一平面上的 兩個(gè)90o彎頭 | 在不同平面上的 兩個(gè)90o彎頭 | 同心漸縮管 | 全開閥門 | 半開閥門 | 下游側(cè)長度 |
| 上游直管段長度 | 20倍DN | 25倍DN | 40倍DN | 15倍DN | 20倍DN | 50倍DN | 5倍DN |
?。?）連接管道的安裝要求
水平安裝的傳感器要求管道不應(yīng)有目測可覺察的傾斜（一般在5°以內(nèi)），垂直安裝的傳感器管道垂直度偏差亦應(yīng)小于5°。需連續(xù)運(yùn)行不能停流的場所，應(yīng)裝旁通管和可靠的截止閥（見圖7），測量時(shí)要確保旁通管無泄漏。
在新鋪設(shè)管道裝傳感器的位置先介入一段短管代替?zhèn)鞲衅鳎皰呔€”工作完畢確認(rèn)管道內(nèi)清掃干凈后，再正式接入傳感器。由于忽視此項(xiàng)工作，掃線損壞傳感器屢見不鮮。
若流體含雜質(zhì)，則應(yīng)在傳感器上游側(cè)裝過濾器，對于不能停流的，應(yīng)并聯(lián)安裝兩套過濾器輪流清除雜質(zhì)，或選用自動(dòng)清洗型過濾器。若被測液體含有氣體，則應(yīng)在傳感器上游側(cè)裝消氣器。過濾器和消氣器的排污口和消氣口要通向安全的場所。
若傳感器安裝位置處于管線的低點(diǎn)，為防止流體中雜質(zhì)沉淀滯留，應(yīng)在其后的管線裝排放閥，定期排放沉淀雜質(zhì)。
被測流體若為易氣化的液體，為防止發(fā)生氣穴，影響測量精確度和使用期限，傳感器的出口端壓力應(yīng)高于公式5計(jì)算的最低壓力Pmin
Pmin=2△p+1.25Pv Pa
式中 pmin——最低壓力，Pa；
△P——傳感器最大流量時(shí)壓力損失，Pa；
Pv——被測液體最高使用溫度時(shí)飽和蒸汽壓，Pa。
流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在傳感器下游，上游側(cè)的截止閥測量時(shí)應(yīng)全開，且這些閥門都不得產(chǎn)生振動(dòng)和向外泄漏。對于可能產(chǎn)生逆向流的流程應(yīng)加止回閥以防止流體反向流動(dòng)。
傳感器應(yīng)與管道同心，密封墊圈不得凸入管路。液體傳感器不應(yīng)裝在水平管線的最高點(diǎn)，以免管線內(nèi)聚集的氣體（如停流時(shí)混入空氣）停留在傳感器處，不易排出而影響測量。
傳感器前后管道應(yīng)支撐牢靠，不產(chǎn)生振動(dòng)。對易凝結(jié)流體要對傳感器及其前后管道采取保溫措施。
