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壓縮空氣流量計(jì)量方法分析
江蘇奧科儀表有限公司
壓縮空氣流量計(jì)量方法分析
奧科摘 要： 介紹了幾種適合壓縮空氣流量的計(jì)量方法，研究了幾種流量計(jì)量方法和測(cè)量?jī)x表的原理和特點(diǎn)，分析了流量計(jì)量的趨勢(shì)，并提出流量計(jì)量方法的選擇和流量計(jì)選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。
一、前言
壓縮空氣流量是表述空氣壓縮機(jī)性能的重要參數(shù)，也是工業(yè)過程中測(cè)量的重要參數(shù)。隨著空氣壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用，其流量的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)于產(chǎn)品升級(jí)、工業(yè)生產(chǎn)過程的控制和監(jiān)測(cè)以及節(jié)能減排都顯得至關(guān)重要。壓縮空氣流量是指在短暫時(shí)間內(nèi)流過某*通截面的壓縮空氣數(shù)量與通過時(shí)間之比。壓縮空氣數(shù)量以體積表示稱為體積流量，以質(zhì)量表示稱為質(zhì)量流量。
二、流量測(cè)量
流量計(jì)量方法大致可以歸納為以下四種：①利用伯努利方程原理，通過測(cè)量流體差壓信號(hào)反映流量的差壓式流量測(cè)量法，用這種方法制成的儀表。②通過直接測(cè)量流體流速得出流量的速度式流量測(cè)量法，用這種方法制成的儀表如、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)等。③利用標(biāo)準(zhǔn)小容積連續(xù)測(cè)量流量的容積式測(cè)量法，用這種方法制成的儀表如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)和刮板流量計(jì)等。④以測(cè)量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測(cè)量法，用這種方法制成的儀表如熱式質(zhì)量流量計(jì)、科氏質(zhì)量流量計(jì)和沖量式質(zhì)量流量計(jì)等。但并非所有測(cè)量方法或測(cè)量?jī)x表都適合壓縮空氣流量的測(cè)量，應(yīng)根據(jù)壓縮空氣本身的特性、測(cè)量要求和使用條件不同，選擇合適的測(cè)量方法或儀表。以下就幾種適合壓縮空氣的常用的流量計(jì)量方法和流量計(jì)進(jìn)行介紹。
1.節(jié)流裝置流量測(cè)量
節(jié)流裝置測(cè)量流量是差壓式流量測(cè)量法的一種，在壓縮空氣流量計(jì)量中，該方法使用zui為普遍，其精度和穩(wěn)定性也較好。其測(cè)量原理為在充滿流體的管線中安裝節(jié)流裝置，則該裝置的上游側(cè)與喉部或下游側(cè)之間產(chǎn)生一個(gè)靜壓差，該壓差與壓縮空氣流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測(cè)量差壓值可以求得流量。
qm=C（1－β4）-1/2 επ（d/2）2（2Δpρ1）1/2 （1）
其體積流量可用下面的公式確定：
qv=qm/ρ
式中 qm——單位時(shí)間內(nèi)流過節(jié)流裝置的流體質(zhì)量流量，單位為kg/s；
d——工況條件下一次裝置節(jié)流孔直徑，單位為m；
β——直徑比，指工作條件下一次裝置節(jié)流孔或喉部直徑與上游管道內(nèi)徑之比；
Δp——差壓，單位為Pa；
ρ——流體密度，單位為kg/m3；
ε——流體可膨脹性系數(shù)；
C——流出系數(shù)。
常用的節(jié)流測(cè)量裝置有：ASME噴嘴測(cè)量裝置、ISA1932噴嘴測(cè)量裝置、孔板測(cè)量裝置和文丘里噴嘴測(cè)量裝置。其中ASME噴嘴和ISA1932噴嘴測(cè)量裝置的氣體流出系數(shù)值較大，精度也較高，使用也較多。ASME噴嘴測(cè)量裝置由于氣體通常直接排空，且要求測(cè)量噴嘴壓差的壓差計(jì)量程較小，因此測(cè)量大流量時(shí)，該裝置的尺寸也比較大，不便于移動(dòng)測(cè)量，如圖1所示。
ISA1932噴嘴測(cè)量裝置則相對(duì)緊湊，體積小，便于攜帶和安裝，測(cè)量范圍也相對(duì)較廣，如圖2所示。
為了研究ISA1932噴嘴測(cè)量裝置與ASME噴嘴測(cè)量裝置的重復(fù)性和一致性，將兩段ISA1932噴嘴測(cè)量段串接，再與ASME測(cè)量段串接。試驗(yàn)中，進(jìn)行了ISA1932噴嘴前后測(cè)量段的差異試驗(yàn)和ISA1932噴嘴前后測(cè)量段兩組壓力表的偏差試驗(yàn)，將儀表帶來(lái)的誤差盡可能地減小，為更好地進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)準(zhǔn)備了條件。