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一、前言

压缩空气流量是表述空气压缩机性能的重yaocan数,也是工业guocheng中ce量的重yaocan数。sui着空气压缩机的广泛应yong,其流量的zhun确ce量对于产品shengji、工业生产guocheng的控制簍u郼eyiji节能减排都显得至关重yao。压缩空气流量是指在短暂时jian内流guo某蓌i韧ń豰ian的压缩空气数量与通guo时jian之比。压缩空气数量yi体积表shi称为体积流量,yi质量表shi称为质量流量。

二、流量ce量

流量ce量方法大致可yi归纳为yi蟣v闹郑孩倮鹹ong伯努利方cheng原理,通guoce量流体差压信号穋ong沉髁康牟钛箂hi流量ce量法,yongzhe种方法制成的仪表如zhuan子流量计、靶shi流量计和弯管流量计等。②通guo直jiece量流体流su得出流量的su度shi流量ce量法,yongzhe种方法制成的仪表如涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计簍ong瑂heng波流量计等。③利yong标zhun小容积lian续ce量流量的容积shice量法,yongzhe种方法制成的仪表如椭yuan齿轮流量计、腰轮流量计和刮板流量计等。④襶uan饬苛魈逯柿苛髁课康牡闹柿苛髁縞e量法,yongzhe种方法制成的仪表如热shi质量流量计、科蕏ian柿苛髁考坪蚦hong量shi质量流量计等。但并非suo有ce量方法或ce量仪表都适合压缩空气流量的ce量,应根ju压缩空气本身的特性、ce量yao求和shiyong条件不同,选择合适的ce量方法或仪表。yi下総u钢质屎涎顾蹩掌某ong的流量ce量方法和流量计进行介绍。
1.节流装置流量ce量节流装置ce量流量是差压shi流量ce量法的一种,在压缩空气流量ce量中,该方法shiyong*为普遍,其精度和稳定性襜u虾谩F鋍e量原理为在chongman流体的管线中安装节流装置,则该装置的上游侧与hou部或下游侧之jian产生一个静压差,该压差与压缩空气流量之jian有萬anǖ氖倒豿i,通guoce量差压值可yi求得流量。

qm=C(1-β4)-1/2 επ(d/2)2(2Δpρ1)1/2 (1)

其体积流羕ao蓎ong下mian的gongshi萬anǎ裹/p>

qv=qm/ρ

shi中 qm——dan位时jian内流guo节流装置的流体质量流量,dan位为kg/s;

d——工况条件下一ci装置节流縵i眏ing,dan位为m;

β——直jing比,指工zuo条件下一ci装置节流孔或hou部直jing与上游管道内jing之比;

Δp——差压,dan位为Pa;

ρ——流体密度,dan位为kg/m3;

ε——流体可peng胀性xi数;压缩空气流量ce量方法fen析

C——流出xi数。

常yong的节流ce量装置有:ASME喷嘴ce量装置、ISA1932喷嘴ce量装置、孔板ce量装置和文丘里喷嘴ce量装置。其中ASME喷嘴和ISA1932喷嘴ce量装置的气体流出xi数值jiao大,精度襜u细撸瑂hiyong襜u隙唷SME喷嘴ce量装置由于气体通常直jie排空,qieyao求ce量喷嘴压差的压差计量chengjiao小,因此ce量大流量蔮ao米爸玫某叽缫脖萰iao大,不便于yi动ce量,如tu1suoshi


                                              tu1 ASME喷嘴ce量装置shiyi

                                                1.隔板2.礿i?.ASME喷嘴

ISA1932喷嘴ce量装置则相秠ue舸眨寤。阌谛桶沧埃琧e量fan围也相秠ue瞎悖鐃u2suoshi。

                                                      tu2 ISA1932喷嘴ce量装置shiyi

为了研jiuISA1932喷嘴ce量装置与ASME喷嘴ce量装置的重复性和一致性,将两duanISA1932喷嘴ce量duan串jie,再与ASMEce量duan串jie。试验中,进行了ISA1932喷嘴前后ce量duan的差异试验和ISA1932喷嘴前后ce量duan两组压力表的pian差试验,将仪表带来的wu差尽可能di减小,为更好di进行比对试验zhun备了条件。
在进行两套ISA1932喷嘴ce量装置(1#装置与2#装置)之jian对比蔮ao琭en别对直jing为5.56mm、9.53mm和15.88mm的喷嘴进行试验。试验结果见表1。

                                                                  表1 试验结果

为了验证ISA1932喷嘴ce量装置的重复性,选取直jing为9.53mm的喷嘴进行试验。bao证试验工况基本相同的qing况下,试验结果见表2。

                                       表2 试验结果(直jing为9.53mm)

yi上数ju是在压力和流量差异jiao大时的ce量结果,可yi看出ISA1932喷嘴ce量装置的精度、一致性和重复性都比jiao良好,qie有jiao大的shiyongfan围,yi经达到了试验室ce量压缩空气流量的yao求。
*后将ISA1932喷嘴ce量装置与ASME喷嘴ce量装置的ce量结果进行比jiao。由于两套ISA1932喷嘴ce量装置一致性良好,yong于比絰i氖橇教鬃爸胏e量结果的平均值。试验结果见表3。

        表3 ISA1932喷嘴ce量装置与ASME喷嘴ce量装置的ce量结果

通guo试验结果可yifaxianISA1932喷嘴ce量装置在shiyong直jing为9.53和15.88mm喷嘴与ASME喷嘴ce量装置在ce量结果上bao持一致,pian差均小于1%。而ISA1932喷嘴ce量装置在shiyong直jing5.56mm的喷嘴蔮ao瑆u差很大,qie是pian大穓iao颉en析原因可能由于5.56mm的ISA1932喷嘴直jingtai小,气体中cun在的水滴或油滴吸fu在喷嘴上,导致喷嘴压差增大,ce量结果pian大。于是在ce量装置前加装了水fen离器和油guolv器,再ci将两个ISA1932喷嘴ce量装置串lian,并将直jing为5.56mm和9.53mm的喷嘴fen别安装在位于两个ce量装置中进行试验,qiejiao换位置后再ci进行试验。试验结果见表4。

                            表4 试验结果(加装水fen离器和油guolv器)

ce量结果表明在安装水fen离器和油guolv器后,ce量数ju与真实值bao持一致,wu差也在允许fan围yi内。因此,对于ISA1932喷嘴yiji同原理的孔板等安装在管道内的ce量装置,其上游应加装水fen离器和油guolv器,bao证气体ju有一定的jie净度。同时在试验guocheng中,faxian压力的pian差对于该类装置的ce量结果ying响jiao大,为bao证ce量精度,应选择0.4ji或等ji更高的压力表或压力传感器。

节流ce量装置通guo选择合适的节流装置gong称直jing和直jing比,可yi很好dibao证流量ce量的精度和稳定性,通常yong于试验室稳定工况条件下的流量ce量,适合ce量流量的瞬时值。虽然由于采集技shu和PLC技shu的进bu,利yong该原理制成的各类差压shi流量计可yi在工厂复杂条件ce量流量的瞬时值和累计值,通guowen度和压力的bu偿也能达到jiao高的精度。但实約hiこ跫hiyong蔮ao杂泻芏嗳钡恪Ⅻ/p>

1)由于差压与流量平方关xi成正比,量cheng比也很小,因此ce量fan围窄。

2)xian场安装条件高,尤其是节流装置前直管duan或后直管duanxian场yao求往往难yimanzu。

3)节流装置与差压仪表jian需yao有引管或阀门等lianjie,容易泄漏、du塞和冻结,造成ce量shi灵。

4)尤其对于标zhun孔板来说,标zhun孔板的尖锐度sui运行时jianyan长不断磨损变钝,ce量zhun萬anren陆担淮蠊躩ing标zhun孔板在高wen下运行容易变形,形成凹凸mian,ying响ce量zhun萬an取Ⅻ/p>

5)标zhun孔板、喷嘴压损大,对工厂节能不利。

2.涡街流量计

横河涡街流量计的ce量主体是非流线型旋涡fa生体。当流体流guo旋涡fa生体蔮ao趂a生体两侧会jiao替di产生旋涡,并在它的下游形成规则的两列不对称的旋涡列,如tu3suoshi。

                        tu3 旋涡fa生原理

suoshi在一定雷诺数fan围内,稳定的旋涡产生频率f与旋涡fa生体出的流suν有萬anǖ墓豿i:

f=Stv/d (2)

shi中 St——斯特罗哈尔数;

d——为旋涡fa生体的特征尺寸。

当旋涡fa生体的形状簍ong叽缛fanê螅纯赏╣uoce量旋涡产生频率f来ce量流量qv,其流量方chengshi为:

qv=f/K (3)

shi中 K——仪表xi数,一般通guo试验ce得。

涡街流量计的优点:

1)结gou简dan,安装维hu方便。

2)无内瞜ao啥考瑂hiyong寿命长。

3)ce量精度jiao高,ce量fan围jiao宽。

4)压力损shi小。

其局限性主yao是对振动和流体脉动絰ia舾校园沧坝幸欢ǖ膟ao求,qie不适yong于低雷诺数的ce量。

3.热shi质量流量计

热shi质量流量计的原理是通guoce量气体流经流量计内加热元件时的ling却效应来计量气体流量的。热shi质量流量计气体通guo的ce量duan内有两个热阻元件,其中一个zuo为wen度检ce,另一个zuo为加热器。wen度传感元件yong于检ce气体wen度,加热器则通guo改变电流来bao持其wen度与beice气体的wen度之jian有一个恒定的wen度差。当气体流su增加,ling却效应yue大,shixubao持热电阻jian恒wen的电流也yue大。此热传递正比于气体质量流量,即供给电流与气体质量流量有一对应的函数关xi来穋ong称宓牧髁浚鐃u4suoshi。

                          tu4 热shi质量流量计原理

             n  1、4.热电偶2.管道3.加热器5.功率表

热shi质量流量计因为ce量位置不同可fen为热fen布shi和jin入shi。热fen布shi由于在管外壁布置传感器,因此对环境和管壁内的结垢有jiao高yao求。因此ce量压缩空气流量一般shiyongjin入shi热shi质量流量计。大部fenjin入shi热shi质量流量计性能不受安装姿势ying响。然而在低流suce量时因受管道内气体对流的热流ying响,shi安装姿势显得重yao。因此在低流su流动时yao获得**ce量,必xu遵循制造厂依ju仪表设计结gou而定的安装建议。热shi质量流量计还ju有压损低,流量fan围度大,精度高,可kao性好yiji不易受环境ying响等优点。热shi质量流量计缺点在于响应慢、会对小流量气体带来热量,对气体清jie度和露点有一定的yao求。

三、压缩空气流量计的选型

根ju对美国suo安装的千余tai流量仪表的调cha,faxianyue有60%suo选择ce量方法不是*合适的或shiyong不正确,剩余的大部fen虽然采yong合适的ce量方法,却cuowudi布置和安装。由此可见正确选择和shiyong流量计并穛ie资隆Q≡裾返难顾蹩掌髁考剖讀ianyao了解仪表性能,根juce量精度、稳定性等yao求,对仪表进行大概的guolv。如:试验室**ce羕ao裳ong差压shi流量计。其ci,yao考lv安装条件,仪表处于管道的位置,前后直管duan是fumanzuyao求,管道和仪表是水平安装还是竖直安装,管道zhou围空jian大小是fu便于仪表维hu等;还yao考lv礿iao殖〉膚en度对仪表的ying响,是fu有电磁干rao,是fucun在振动,例如涡街流量计即shi在没有气体通guo蔮ao绻姓穸部赡芑岢鰔iandu数。*后,cong经济方mian考lv,如工厂在线监ce的流量计选择,则yao考lv减shao压损,节yue能hao;在大规ge的管道上应尽量shiyong插入shi流量计,减shao管路安装等,襶ue趛ue成本。另外,应尽可能bao证压缩空气的jie净,yi免ying响ce量精度,因此在气体质量不好或者ce量小流量时应加装油fen离器和水fen离器等净化设备。

四、结语

压缩空气流量ce量是工业guocheng中非常重yao的环节,而流量ce量仪表多种多样,在选择仪表时应chongfen考lv到**度、ce量环境、重复性、ce量fan围、压力损shi和响应时jian等因素,才能选择到合适的仪表进行正确的ce量。sui着传感器技shu簍u扑慊約hu的进bu,压缩空气流量ce量将向高可kao性、广泛的适应性ji良好的信号传输等方mianfa展.
 
 

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