氣體(ti)流量計
需要測(cè)量流量的氣體(ti)種類繁多,最常(chang)見的空氣、城市(shì)煤氣、天然氣和(he)組分變化的氣(qì)體。可用來測量(liàng)氣體流量的✌️儀(yi)表種類🐆繁多🆚,本(běn)節結合四種典(dian)型氣體重點讨(tǎo)論差壓式(含均(jun1)速管)、渦街式、旋(xuán)進渦街式、超聲(sheng)式、氣體渦輪、氣(qi)體腰輪式流量(liang)計的應💘用。
3.2.1壓縮(suo)空氣流量測量(liàng)
壓縮空氣是企(qǐ)事業單位重要(yao)的二次能源,大(dà)多由電能或熱(re)能經壓縮機轉(zhuan)化而來。當空氣(qi)壓力值要求較(jiao)低時🧑🏾🤝🧑🏼,則由鼓風(feng)機産生。對由大(da)量能源轉化而(ér)來的工質進行(hang)管理,以🤩收到節(jie)約能源和提高(gao)設備管理水平(ping)的效果,是壓縮(suo)空氣流量計量(liang)的主要目的。
在(zai)化工等生産過(guo)程中,有一種重(zhòng)要的工藝過程(cheng)氧🏃化反應,它是(shì)以空氣作原料(liào),和另外某種原(yuán)料在規定的條(tiao)件下進行化學(xue)反應。空氣質量(liang)流量過大和過(guò)小,都會對安全(quán)生産、産品質量(liang)和貴重原料的(de)消♈耗産生關鍵(jian)影響。在這種情(qíng)況下,空氣流🐇量(liàng)測量精❗确度要(yao)求特别高,多半(bàn)還配有自動調(diào)節。
鍋爐和各種(zhong)工業爐窖中的(de)燃燒過程,其本(ben)質也是氧化反(fan)應,對助燃空氣(qì)流量的測量,雖(suī)然準确度要求(qiu)不像化工生産(chǎn)中的氧化反應(yīng)那樣高,但對環(huán)境保護和經濟(ji)燃👨❤️👨燒、節約燃料(liao)也有重要意義(yì)。
(1)空氣流量測量(liàng)的特點
①振動大(da)。并非每一台
空(kong)氣流量計
都安(ān)裝在振動大的(de)場所。但是安裝(zhuang)在壓縮廠房和(he)鼓風機房的空(kōng)氣流量計都得(dé)考慮振動問題(tí)。這種振動主要(yào)來自壓縮機和(hé)鼓風機,機器的(de)振動通過空氣(qi)管道或風管可(kě)以傳到很遠的(de)地方。其中振動(dong)💁最大的要數往(wǎng)複式壓縮機,大(da)型往複式壓縮(suo)機運🔴行時産生(sheng)的振動往往帶(dai)動廠房和周圍(wéi)地面一起振動(dòng),對相關♍空💃氣流(liu)量計的準确而(er)可靠的運行帶(dài)😄來威脅。它🌈引發(fa)杠杆式差壓變(bian)送器支點移動(dong)而使儀表産生(shēng)示值漂移。振動(dong)導緻渦街流量(liàng)傳感器産🥰生同(tong)振動頻率相對(duì)應的幹擾⭕信号(hào),引起流量🏃♀️示值(zhi)大幅度偏高。
②氣(qi)體帶水。壓縮空(kong)氣取自大氣,而(ér)大氣中總是含(han)有✌️一定數量的(de)水蒸氣。水蒸氣(qì)的含量用水蒸(zheng)汽分壓📱ps表示。大(dà)氣中的水蒸氣(qì)飽和分壓是大(dà)氣溫度的函☔數(shu)(見表⛷️3.4)。在雨天和(hé)霧天,室外大氣(qi)中的水蒸氣分(fen)壓達到飽和程(cheng)度,即相🚩對濕度(du)達⁉️到100%,這時将大(da)氣壓縮就如同(tong)壓迫✂️吸足水的(de)海綿,随着體積(jī)的縮小,就有🚶♀️相(xiang)應數量的🍉水🧑🏾🤝🧑🏼析(xī)出。這是壓縮空(kong)氣所以帶水的(de)簡✔️單原理。在晴(qíng)好的☂️天氣,大⛹🏻♀️氣(qi)相對濕度較低(di),但随着其被壓(yā)縮,體積縮小🚶到(dao)原來的幾分之(zhi)一後,水蒸氣分(fèn)壓會相🛀🏻應升高(gāo),也有可能進入(rù)飽和狀态而析(xī)出水滴。
表3.4 空氣(qì)中水分飽和含(han)量
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空氣溫度t/℃
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0
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10
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20
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30
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40
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50
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飽(bǎo)和水蒸氣壓力(li)ps/kPa
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0.6080
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1.2258
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2.3340
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4.2463
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7.3746
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12.337
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飽和水蒸氣密(mi)度р/(kg/m3)
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0.0048
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0.0094
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0.0173
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0.0304
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0.0512
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0.083
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用來測量壓(yā)縮空氣流量的(de)較大口徑孔闆(pǎn)流量計,孔闆🏃♀️前(qián)常❗有積水,要影(yǐng)響測量準确度(dù)。引壓管線中⛱️常(chang)有一段🌏水,導緻(zhi)差壓變♉送器測(ce)到的差壓同節(jie)流🏒裝置所産生(shēng)的差壓不一緻(zhì)。這些都是空氣(qì)帶水引起誤差(chà)的常見原因。除(chú)此之外🈲,由于城(cheng)區大氣中氮氧(yǎng)化物含量較高(gāo),使得壓縮空氣(qi)所含🥵水滴呈酸(suān)性,引起環室表(biǎo)面腐蝕、管道内(nei)壁腐蝕,使其表(biao)面變得🌐粗糙。腐(fǔ)蝕産生的氧化(huà)鐵在一定條件(jiàn)下變幹燥時,很(hen)容易從管内壁(bi)脫🏃♀️落而被氣流(liú)帶到孔闆前,這(zhe)也會對流量示(shi)值産生影響。所(suǒ)以在停車檢修(xiu)時☂️,應将這些粉(fěn)狀和塊狀的垃(lā)圾予以清除。
③脈(mò)動流。壓縮機和(hé)鼓風機出口流(liú)體多數包含一(yi)定的😍脈🔅動。例如(rú)💁往複式壓縮機(jī),表現爲半波脈(mò)動,在現場可💰觀(guan)察到壓縮機和(he)鼓風機的出口(kou)壓力有明顯擺(bǎi)動。其中正(定)排(pái)量鼓🧡風機出口(kǒu)脈動頻率較高(gāo),一👣般有幾十赫(he)茲,而往複式壓(ya)縮🔅機出口脈動(dong)頻率較低,一般(bān)爲幾赫茲。流動(dòng)脈動引起差壓(ya)式流量計、渦🔞街(jie)流量計等🐪多種(zhong)流量計示值偏(piān)高,引起浮子式(shi)流量計中的👈浮(fú)子上下跳動。消(xiao)除和減🎯弱流動(dong)脈動對🐆流量計(jì)示值影響的常(chang)用方法有兩個(ge)⭕,一♌是在壓縮機(jī)出口設置一隻(zhi)緩沖罐濾除🤞脈(mò)動,而将流量計(jì)安🌈裝在緩沖後(hou)面。實際上往複(fú)式壓縮機的🚶♀️的(de)系統都是這樣(yàng)設計的;二是将(jiāng)流量計安裝在(zai)遠離脈動源的(de)地方,這樣可利(lì)用工藝管道的(de)氣容同其管阻(zǔ)構🍓成低通濾波(bō)器衰減脈動。
流(liu)動脈動典型波(bo)形
(2)儀表選型 能(neng)夠用來測量空(kōng)氣流量的儀表(biao)有多種,但是在(zài)現場🈲實際使用(yong)的空氣流量計(jì),按其原理分,種(zhǒng)類并不多。最主(zhu)要的有
玻璃浮(fu)子流量計
、
節流(liú)式差壓流量計(ji)
、
渦街流量計
和(he)均速管流量計(ji)等。
①浮子流量計(jì)。 浮子流量計在(zài)中型和小型實(shí)驗裝置上使👨❤️👨用(yong)很廣泛,這是因(yīn)爲浮子式流量(liang)計簡單、直觀、價(jià)格低廉‼️,适合作(zuò)一般指示。浮子(zi)流量計有玻璃(lí)錐管型和金屬(shǔ)錐🙇♀️管型兩大類(lei),玻璃錐管型的(de)不足之處是耐(nai)壓♌不高和玻璃(li)錐管易碎,另外(wài),流體溫度壓♋力(lì)對示值影響大(dà)。一般可🥵根據流(liú)體實⛱️際溫度和(he)壓👉力按式(3.28)進行(háng)人工換算。式中(zhong)由于引入рn,在被(bei)測㊙️氣體不爲空(kong)氣時,也可利用(yong)該公式進行👣換(huàn)算。
qv――實際體積流(liú)量,Nm3/h;
qvf――儀表示值,m3/h;
ρn――被(bei)測氣體在标準(zhun)狀态下的密度(du),kg/Nm3;
ρan――空氣在标準狀(zhuang)态下的密度,kg/Nm3;
Tn、Pn――氣(qì)體在标準狀态(tai)下的絕對溫度(dù)、絕對壓力;
Tf、Pf――氣體(ti)在工作狀态下(xià)的絕對溫度、絕(jue)對壓力。
②節流式(shi)差壓流量計。節(jiē)流式差壓流量(liang)計在空氣流量(liàng)測量中❗有着悠(you)久的曆史。在新(xīn)穎流量計大量(liang)湧現的形勢下(xià),節流式👣差壓流(liú)量計盡管有範(fàn)圍度窄🈲,安裝維(wei)護麻煩以及壓(yā)力損失大等重(zhòng)大缺點,但在振(zhen)動較明顯的壓(yā)縮機房、鼓風機(jī)房,它仍然是可(kě)靠性高、穩定性(xing)好、抗幹擾能力(lì)強的首選儀表(biao)。
用節流式差壓(ya)流量計測量空(kong)氣流量最重要(yào)的是要處理♌好(hǎo)節流件前積水(shui)、變送器高低亞(ya)室内積水🌈以及(jí)引壓管線中積(ji)🐪水問題。
a.節流件(jiàn)前積水問題。解(jie)決節流件前積(jī)水最簡單的方(fāng)法是節流👨❤️👨件的(de)下部開疏液孔(kong)。但是空氣管道(dào)不像蒸汽管道(dào)那樣清潔。在蒸(zheng)汽管道中因爲(wèi)與管道内壁接(jie)🛀觸的是❌水蒸氣(qi),而水蒸氣在發(fa)生過程中一般(ban)都經過除氧工(gong)序,因此蒸汽🏃🏻中(zhōng)基本不含氧,經(jīng)長期使用的蒸(zhēng)汽管,其内壁可(kě)能僅沉積微量(liang)的灰色粉末,除(chu)此之外不會有(yǒu)鐵鏽。而空氣管(guan)道内則⭐全然不(bú)同,灰塵和氧化(hua)鐵難以避免,有(you)時疏液孔被堵(dǔ)死。在停車檢修(xiū)時拆下節流裝(zhuang)置,發現節流件(jiàn)正端平♈面上有(yǒu)積水的痕迹,就(jiù)是證據。
徹底消(xiāo)除節流件前積(jī)水的方法是将(jiāng)節流裝置安裝(zhuāng)在垂直工藝管(guan)上,或改用圓缺(quē)孔闆或偏心孔(kong)闆。其中,偏心孔(kong)闆不确💰定度㊙️較(jiao)小,優于圓缺孔(kong)闆。
b.
差壓變送器(qi)
高低壓室内積(ji)水問題。是典型(xing)的節流式差壓(yā)流量計信号管(guǎn)路安裝圖,在被(bei)測流體爲濕氣(qì)體時,冷凝㊙️液理(lǐ)應不會進入差(cha)壓變送器高低(dī)壓室,但從現場(chǎng)反饋信息來看(kàn),實際情況是有(you)時還會♈有微量(liang)水滴進入高低(dī)🙇🏻壓室,。變送♉器差(chà)壓範圍較低時(shí),此微量水滴會(hui)引起儀👅表零點(diǎn)的明顯漂移。有(yǒu)些💔差壓變送器(qi)設計有兩個排(pái)放口,打開下排(pái)放口就可将凝(ning)液順利排出。但(dan)🛀🏻是早期🌏變送器(qi)隻有中部☀️的一(yi)隻排放口,打開(kai)此口無法将高(gāo)低壓室内的凝(ning)液㊙️排淨,最後隻(zhī)得将變送器拆(chāi)下,将凝液沖信(xin)号輸入口中傾(qīng)🔅倒出來。
高低壓(yā)室内積液的現(xiàn)象,經進一步分(fen)析,應該是變送(song)器🌈上方的一段(duan)管路由于環境(jing)溫度變化将信(xin)号管中😄的水蒸(zheng)氣冷凝而沿着(zhe)信号管往下流(liu)入高低壓室。
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