氣體(tǐ)流量計
需要測(ce)量流量的氣體(ti)種類繁多,最常(cháng)見的空氣、城市(shi)煤氣、天然氣和(he)組分變化的氣(qi)體。可用來測量(liàng)氣體流量的♻️儀(yí)表種類繁多,本(ben)節結合四種典(diǎn)型氣體重點讨(tao)論差壓式(含均(jun1)速管)、渦街式、旋(xuan)進渦街式、超聲(sheng)式、氣體渦輪、氣(qì)體腰輪式流量(liàng)計的應用。
3.2.1壓縮(suo)空氣流量測量(liang)
壓縮空氣是企(qǐ)事業單位重要(yào)的二次能源,大(dà)多由電能或熱(rè)能經壓縮機轉(zhuan)化而來。當空氣(qì)壓力值要求較(jiao)低時,則由✨鼓風(fēng)機産生。對由大(da)量能源轉化而(er)⛹🏻♀️來的工質進行(hang)💰管理,以🌈收到節(jie)約能源和提高(gāo)設備🐪管理水平(ping)的效果,是壓縮(suō)空氣流量計量(liàng)的主要目🤩的。
在(zai)化工等生産過(guò)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(liao),和另外某種原(yuan)料在規定的條(tiáo)件下進行化學(xué)反應。空氣質量(liang)流量過大和過(guo)小,都會對安🛀🏻全(quan)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(qing)況💘下,空氣流量(liàng)測量精确度要(yào)求特别高,多半(ban)還配有自動調(diao)節。
鍋爐和各種(zhǒng)工業爐窖中的(de)燃燒過程,其本(běn)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(chan)中的氧化反應(yīng)那樣高,但對環(huán)境保護和經濟(jì)燃燒、節約燃料(liao)也有重要意義(yì)。
(1)空氣流量測量(liang)的特點
①振動大(dà)。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(de)考慮振動問題(ti)。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(qì)管道或風♌管可(ke)以傳到很🚶♀️遠的(de)地🔅方。其中振動(dòng)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(shēng)的⛷️振動往往帶(dai)動廠房和周圍(wei)地面一起振動(dòng),對相關🐆空氣流(liú)量計的準确而(ér)可靠的運行帶(dai)來威脅。它引發(fa)杠杆式差㊙️壓變(bian)送器👣支點移動(dòng)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(tóng)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(da)氣中的水蒸氣(qì)飽和分壓是大(da)氣溫度的函數(shù)(見表3.4)。在雨天和(hé)霧天,室外大氣(qì)中的水蒸氣分(fèn)壓達到飽和程(cheng)度,即相對濕度(dù)達到100%,這時将大(dà)氣壓縮就如同(tóng)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(qing)好的天氣,大氣(qì)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(zhī)一後,水蒸氣分(fen)壓會相應升高(gao),也有💯可能進入(rù)飽和狀态而析(xī)出♍水滴。
表3.4 空氣(qi)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(ya)縮空氣流量的(de)較大口徑孔闆(pan)流量計,孔闆🔅前(qian)🤩常有積水,要影(yǐng)響測量準确度(du)。引壓管線中常(cháng)有一段水,導緻(zhi)差壓變送器測(cè)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(chéng)區大氣中氮氧(yang)化物含量🌈較高(gāo),使得壓☂️縮空氣(qì)所含水滴呈酸(suan)性,引起環室表(biao)面腐蝕、管道内(nei)壁腐蝕,使其表(biǎo)面🏃🏻♂️變得粗糙。腐(fǔ)蝕産生的氧化(hua)鐵在一定條件(jiàn)下變幹燥時💛,很(hěn)容易從管内壁(bì)脫落而被氣流(liu)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(la)圾予以清除。
③脈(mo)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(ru)往複式壓縮機(ji),表現爲半波脈(mo)動,在現場可👣觀(guan)察到壓縮機和(hé)鼓風機的出口(kou)壓力有明顯📐擺(bai)動。其♌中正(定🆚)排(pái)量鼓👅風機出口(kou)脈動頻率較高(gao),一般有幾十赫(he)茲,而往複式壓(yā)縮機出口脈動(dong)頻率較低,一般(ban)爲幾赫茲。流動(dong)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(pian)高,引起浮子式(shì)流量計中的♉浮(fu)子上下跳動。消(xiao)除和減弱流動(dong)脈動對流量計(ji)示值影響的♊常(cháng)用方法有兩個(ge),一是在壓縮機(ji)出口設置一隻(zhī)緩沖💃🏻罐濾除脈(mo)動,而将流量計(ji)安裝在緩沖後(hòu)面。實際上往複(fú)式壓縮機的的(de)系統都‼️是這樣(yang)設計的;二是将(jiang)流👅量計安裝在(zài)遠離脈動源的(de)地方,這樣可利(li)用工藝管道的(de)氣容同其管阻(zǔ)構成低通濾波(bo)器衰減脈動。
流(liu)動脈動典型波(bō)形
(2)儀表選型 能(néng)夠用來測量空(kong)氣流量的儀表(biǎo)有多種,但是在(zài)👅現場實際使用(yòng)的空氣流量計(ji),按其原理分🚩,種(zhong)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(jì)等。
①浮子流量計(jì)。 浮子流量計在(zai)中型和小型實(shi)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(jia)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(shu)錐管型兩大類(lei),玻🔴璃錐管型的(de)不足之處是耐(nài)壓不高和玻璃(lí)錐管易碎,另外(wai),流體溫度壓👣力(lì)對示值影響大(da)。一般可根據流(liú)體實際溫度和(hé)壓力按式(3.28)進行(hang)人工換算。式中(zhōng)由于引入рn,在被(bèi)測🛀🏻氣體不爲空(kōng)氣時,也可利用(yòng)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(bèi)測氣體在标準(zhun)狀态下的密度(dù),kg/Nm3;
ρan――空氣在标準狀(zhuang)态下的密度,kg/Nm3;
Tn、Pn――氣(qi)體在标準狀态(tai)下的絕對溫度(du)、絕對壓力;
Tf、Pf――氣體(tǐ)在工作狀态下(xia)的絕對溫度、絕(jue)對壓力。
②節流式(shi)差壓流量計。節(jie)流式差壓流量(liàng)計在空氣流✌️量(liang)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(liu)量計盡管有範(fan)圍度窄,安裝維(wéi)護麻煩以及壓(yā)力損失大等重(zhòng)🔅大缺點,但在振(zhèn)動較明顯的壓(yā)縮機房、鼓風👅機(ji)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(biǎo)。
用節流式差壓(ya)流量計測量空(kong)氣流量最重要(yao)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(ji)引壓管線中積(jī)水問題。
a.節流件(jiàn)前積水問題。解(jiě)決節流件前積(ji)水最簡單的方(fang)法是節流件的(de)下部開疏液孔(kǒng)。但是空氣管道(dào)不像蒸汽管道(dào)那樣清潔。在蒸(zhēng)汽管道中因爲(wei)與管道内壁接(jiē)觸的是㊙️水蒸氣(qì),而水蒸氣在發(fa)生過程中一般(bān)都經過除氧工(gong)序,因此蒸汽中(zhōng)基本不✨含氧,經(jing)長♋期使用的蒸(zheng)汽管,其内壁可(ke)能僅沉積微量(liàng)的灰色粉末,除(chú)此之外不會有(yǒu)鐵鏽。而空氣管(guǎn)道内則全然不(bu)同,灰塵和氧化(hua)鐵難以避免,有(you)時疏液孔被堵(du)死🍉。在停車檢修(xiū)時拆下節流裝(zhuāng)置,發現節流件(jiàn)正端平面上有(yǒu)積水的痕迹,就(jiu)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(guǎn)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(jiào)小,優于圓缺孔(kǒng)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(ya)流量計信号管(guǎn)路安裝圖,在被(bèi)測流體爲濕氣(qi)體時,冷凝⛱️液理(lǐ)應不會進入差(chà)壓變送器高低(dī)壓室,但從現場(chǎng)反饋信息來看(kan)📧,實際情況是有(yǒu)📱時還會有微量(liàng)水滴💃進入高低(di)壓室,。變送器差(chà)壓範圍較低時(shi)💘,此微量水滴會(huì)引起儀👌表零點(diǎn)的明顯漂移。有(yǒu)些差壓變送器(qì)🔴設計有兩個♉排(pái)放口,打開下排(pái)放口就可将凝(níng)液順利排出。但(dan)是早期變送器(qì)隻有中部的一(yī)隻排放口,打開(kai)此口無法将高(gao)💛低壓室内的凝(ning)液✔️排淨,最後隻(zhi)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(fèn)析,應該是變送(song)🧑🏾🤝🧑🏼器上方的一段(duan)管路由于環境(jìng)溫度變化将信(xìn)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。