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壓縮空氣計量與分析

2017-02-27      529

江蘇天罡儀表有限公司

壓縮空氣流量計量方法分析

天罡摘  要: 介紹了幾種適合壓縮空氣流量的計量方法,研究了幾種流量計量方法和測量儀表的原理和特點,分析了流量計量的趨勢,并提出流量計量方法的選擇和流量計選型時應考慮的因素。 
一、前言

    壓縮空氣流量是表述空氣壓縮機性能的重要參數,也是工業過程中測量的重要參數。隨著空氣壓縮機的廣泛應用,其流量的準確測量對于產品升級、工業生產過程的控制和監測以及節能減排都顯得至關重要。壓縮空氣流量是指在短暫時間內流過某*通截面的壓縮空氣數量與通過時間之比。壓縮空氣數量以體積表示稱為體積流量,以質量表示稱為質量流量。

二、流量測量

    流量計量方法大致可以歸納為以下四種:①利用伯努利方程原理,通過測量流體差壓信號反映流量的差壓式流量測量法,用這種方法制成的儀表。②通過直接測量流體流速得出流量的速度式流量測量法,用這種方法制成的儀表如、渦街流量計、電磁流量計和超聲波流量計等。③利用標準小容積連續測量流量的容積式測量法,用這種方法制成的儀表如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計和刮板流量計等。④以測量流體質量流量為目的的質量流量測量法,用這種方法制成的儀表如熱式質量流量計、科氏質量流量計和沖量式質量流量計等。但并非所有測量方法或測量儀表都適合壓縮空氣流量的測量,應根據壓縮空氣本身的特性、測量要求和使用條件不同,選擇合適的測量方法或儀表。以下就幾種適合壓縮空氣的常用的流量計量方法和流量計進行介紹。

    1.節流裝置流量測量

    節流裝置測量流量是差壓式流量測量法的一種,在壓縮空氣流量計量中,該方法使用zui為普遍,其精度和穩定性也較好。其測量原理為在充滿流體的管線中安裝節流裝置,則該裝置的上游側與喉部或下游側之間產生一個靜壓差,該壓差與壓縮空氣流量之間有確定的數值關系,通過測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——單位時間內流過節流裝置的流體質量流量,單位為kg/s;

    d——工況條件下一次裝置節流孔直徑,單位為m;

    β——直徑比,指工作條件下一次裝置節流孔或喉部直徑與上游管道內徑之比;

    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;

    C——流出系數。

    常用的節流測量裝置有:ASME噴嘴測量裝置、ISA1932噴嘴測量裝置、孔板測量裝置和文丘里噴嘴測量裝置。其中ASME噴嘴和ISA1932噴嘴測量裝置的氣體流出系數值較大,精度也較高,使用也較多。ASME噴嘴測量裝置由于氣體通常直接排空,且要求測量噴嘴壓差的壓差計量程較小,因此測量大流量時,該裝置的尺寸也比較大,不便于移動測量,如圖1所示。
 ISA1932噴嘴測量裝置則相對緊湊,體積小,便于攜帶和安裝,測量范圍也相對較廣,如圖2所示。
   為了研究ISA1932噴嘴測量裝置與ASME噴嘴測量裝置的重復性和一致性,將兩段ISA1932噴嘴測量段串接,再與ASME測量段串接。試驗中,進行了ISA1932噴嘴前后測量段的差異試驗和ISA1932噴嘴前后測量段兩組壓力表的偏差試驗,將儀表帶來的誤差盡可能地減小,為更好地進行比對試驗準備了條件。

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