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          壓縮空氣流量計選用中需滿足的條件

          發布日期:2016-06-06  來源:  作者:  瀏覽次數:
          【導讀】:由于壓縮空氣流量計具有壓力損失小,量程寬,無機械可動部件,維修方便等特點,已經在流量測量中得到廣泛應用,但在使用中也出現一些問題。除儀表本身質量外,多數運行不正常的儀表,是因選型或安裝不當造成的。本文就此問題做些討論,以對選用者有所幫助。......

                  由于壓縮空氣流量計具有壓力損失小,量程寬,無機械可動部件,維修方便等特點,已經在流量測量中得到廣泛應用,但在使用中也出現一些問題。除儀表本身質量外,多數運行不正常的儀表,是因選型或安裝不當造成的。本文就此問題做些討論,以對選用者有所幫助。
          壓縮空氣流量計測量原理及檢測方式
                  壓縮空氣流量計是基于卡門渦街原理進行工作的。其基本測量原理是:當流體流過柱型棱體時,會使棱體兩側交替產生有規則的旋渦,在一定雷諾數范圍內,旋渦的頻率與流體的平均流速成正比。關系式為:

          QQ截圖20160603160619.jpg


          Q=V×S
          上兩式中,r為旋渦發生的頻率;d為棱體迎流面寬度;s,為斯特勞哈爾數;D為管道內徑; 為介質的平均流速;O為體積流量;s為管道截面積由實驗可知:在一定的雷諾數范圍內,s 為常數,不受流體密度、粘度等介質參數的影響。性質見圖1,由以上兩式可知,只要通過檢測出渦街頻率,即可測得流量。
                  目前國內常用的壓縮空氣流量計按檢測方式可分為兩類:壓電式和電容式。壓電式由壓電晶體作為檢測元件由交替旋渦造成的壓力脈動使壓電晶體產生電脈沖,實現檢測。電容式是以電容為檢測元件,旋渦產生的壓差使電容量改變差值來完成測量。兩種方式相比較,電容式是壓電式的換代產品,所以電容式有更好的耐高溫性和抗振性能。

          QQ截圖20160603160627.jpg


          壓縮空氣流量計選用中需滿足的條件
          從上述工作原理中我們可知,壓縮空氣流量計是基于流體振動的頻率來測量流量的,它對測量介質有嚴格的限定,因此在選用中應注意滿足以下條件:
          1.測量介質的選擇
          若想保證壓縮空氣流量計長期穩定運行,被測介質是否適用于該流量計是選用前首要考慮的。我們的實踐證明,壓縮空氣流量計較適用于測量清潔、凈化較好的介質,如凈水、蒸汽、空氣、氧氣、氮氣等;凈化不好的煤氣及雜質含量較多污水等臟污介質,慎用或不用這類儀表。因為介質中污物會造成檢測孔(電容式)堵塞或會吸附在旋渦發生體上,使壓電晶體檢測靈敏度逐漸下降,造成流量指示逐漸減少,非常終無顯示。這一點我們是有深刻教訓的。
          2.溫度
          壓電式傳感器的壓電晶體靈敏度會隨工作溫度升高而大幅度降低,若長期置于高溫環境中.會使晶體加速老化,所以壓電式傳感器穩定工作溫度一般限定在-4O℃~250℃。電容式傳感器的電容介質是空氣,當溫度發生變化時其介電系數變化極小,可忽略不計,因此它有很好的耐高溫性能,一般可工作在-200℃~+40O℃ 。
          3.雷諾數范圍
          當雷諾數在3×102~2×105范圍內時,斯特勞哈爾數為常數的前提下,流速與旋渦產生的頻率之間才是線性關系。由于

          QQ截圖20160603160635.jpg


          式中,D為傳感器13徑;Rr為雷諾數;ρ為介質密度;η為粘度;Q1為工況下流量。
          由式(3)可知:雷諾數與流體工況下流量、介質密度、粘度及傳感器口徑有關。當被測量介質已知后,以上參數中流體工況下流量、介質密度、粘度亦被確定,因而只有合理選擇傳感器口徑,才能把雷諾數限制在所要求的范圍內。
          4.流速極限
                  壓縮空氣流量計測量量程很寬,一般量程比在1:10—1:15,但它有一個特點:上限值較容易滿足,而下限值則要根據被測介質使用的非常小流量計算出非常小流速,通過選擇傳感器口徑來滿足所規定的流速下限值。一般情況下,生產廠家在使用手冊的技術指標中,分別給出對液體、氣體所要求的非常大非常小流速極限和在不同口徑下用密度計算非常小流速的公式或圖表。計算流速時可先設定一個傳感器口徑,再依據介質工藝參數,分別計算出三個流速:
          ①非常小流量對應的流速VmmQ1
          ②介質密度應滿足的非常小流速Vmmρ
          ③非常小雷諾數對應的非常小流速VminR
          然后將三個值作比較,要求①應大于②和③ 的值且滿足指標的非常低流速。如不滿足,則將重新選擇口徑再進行上述計算直到滿足為止。
          5.振動
          使用壓縮空氣流量計管道振動越小越好。振動會造成干擾.特別是測量下限流量時會使儀表轄出錯誤信號。所以安裝要避開各種振動源,非常好加裝管道支架以減少振動.
          6.直管段
                  因為阻流件會使流體流速產生畸變或偏流,導致測量誤差較大,所以安裝時對上游的各種阻流件,壓縮空氣流量計要求保證所需的直管段,一般上游15D~30D,下游為5D(D為管道內徑)。保證所需的直管段,流速分布就能得到充分調整,形成穩定流速分布,這樣流體才能處在測量所要求的紊流流動狀態。
                  壓縮空氣流量計用于被測介質為單相的液體、氣體(蒸汽)測量,在選用時除需要滿足上述條件外,還應根據介質和環境的不同實際需要如:耐腐蝕、壓力、防爆、轄出距離等選擇相應的流量計。實踐證明,只要選用時滿足技術條件、安裝符合標準要求,壓縮空氣流量計能長期、可靠運行。

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