氣體流量(liàng)計
需要測(cè)量流量的(de)氣體種類(lèi)繁多,最常(cháng)見的空氣(qì)、城市煤氣(qì)、天然氣和(hé)組分變化(hua)的氣體。可(ke)用來測量(liàng)氣體流量(liang)的儀表種(zhong)類繁多,本(ben)節結合四(sì)種典型氣(qi)體重點讨(tǎo)論差壓式(shi)(含均速管(guǎn))、渦🔴街式、旋(xuán)進渦街式(shì)、超聲式、氣(qì)體渦輪、氣(qì)體腰輪式(shì)流量計的(de)應用。
3.2.1壓縮(suo)空氣流量(liang)測量
壓縮(suo)空氣是企(qǐ)事業單位(wèi)重要的二(er)次能源,大(dà)多由電能(neng)🌈或熱🈲能經(jīng)壓縮機轉(zhuan)化而來。當(dāng)空氣壓力(li)值要求較(jiao)低時,則由(you)鼓風機産(chan)♋生。對由大(dà)量能源轉(zhuǎn)化而來的(de)工質進行(háng)管理,以收(shōu)到節約能(neng)源和提高(gao)設備管理(li)水平的效(xiao)果,是🔞壓縮(suō)空氣流量(liàng)計量的主(zhu)要目♍的。
在(zai)化工等生(sheng)産過程中(zhong),有一種重(zhòng)要的工藝(yì)過程氧化(hua)反應,它是(shì)以空氣作(zuò)原料,和另(ling)外某種原(yuan)料在規定(ding)的🤞條件👨❤️👨下(xia)進行化🈚學(xue)反應。空氣(qì)質量流量(liàng)過大和過(guo)小,都會對(duì)安全生産(chǎn)、産品質量(liang)和貴💃重原(yuán)料的消❗耗(hào)産生關💛鍵(jian)影響。在這(zhe)種情況下(xia),空氣流量(liang)測量精🈚确(què)度要求特(te)别高,多半(ban)還配有自(zì)動調👈節。
鍋(guo)爐和各種(zhǒng)工業爐窖(jiào)中的燃燒(shao)過程,其本(běn)質也是氧(yang)化反應🛀,對(dui)💋助燃空氣(qi)流量的測(ce)量,雖然準(zhun)确度要💔求(qiu)不像化工(gōng)生産中的(de)氧化反應(ying)那樣高,但(dàn)對環境保(bao)護和經濟(ji)燃燒、節約(yuē)燃料也有(you)重要🎯意義(yi)。
(1)空氣流量(liang)測量的特(te)點
①振動大(da)。并非每一(yī)台
空氣流(liú)量計
都安(ān)裝在振動(dòng)大的場所(suǒ)。但是安裝(zhuang)在壓縮廠(chǎng)房和鼓風(feng)機房的空(kōng)氣流量計(jì)都得考慮(lü)振動問題(tí)。這種振動(dong)主要來自(zi)壓縮機和(he)鼓風機,機(ji)器的振動(dong)通過空氣(qì)管道或風(fēng)管可以傳(chuán)到很📱遠的(de)地方。其中(zhong)振動最大(dà)的要👈數往(wang)複式壓縮(suo)機,大型往(wǎng)複式壓縮(suō)機運行時(shí)産生的振(zhèn)動往往帶(dai)‼️動廠房和(he)周😍圍地面(mian)一起振動(dong),對相關🌐空(kōng)氣流量計(jì)的準确而(ér)可靠的運(yùn)🔞行帶來威(wēi)脅。它引發(fa)杠🏃♀️杆式差(cha)壓變送器(qi)支點移動(dong)而使儀表(biǎo)産生示值(zhí)漂移。振動(dòng)導緻渦街(jie)流量傳感(gan)器産生同(tóng)振動頻率(lü)相對應的(de)幹擾信号(hao),引起流量(liàng)示值大幅(fú)度偏高。
②氣(qì)體帶水。壓(yā)縮空氣取(qu)自大氣,而(er)大氣中總(zong)是含有一(yi)定數量的(de)水蒸氣。水(shui)蒸氣的含(hán)量用水蒸(zhēng)汽分壓ps表(biao)示。大氣中(zhong)的水蒸氣(qì)飽♊和分壓(ya)是大氣溫(wen)度的函數(shu)(見表3.4)。在雨(yu)天和霧天(tiān)💜,室外大氣(qi)中的水蒸(zhēng)氣分壓達(da)到飽和程(chéng)度,即相對(duì)濕度達到(dào)100%,這時将大(da)氣壓縮❓就(jiù)如同壓迫(po)吸足水的(de)海綿,随着(zhe)體積的縮(suō)小,就有相(xiang)應數量的(de)水析出。這(zhe)是壓縮💘空(kong)氣所以帶(dai)水💃🏻的簡單(dān)原理。在晴(qing)好的天氣(qi),大🚶氣相對(dui)濕🏃度較低(di),但随着其(qi)♌被壓縮,體(ti)積縮小到(dào)原來的幾(ji)分之一後(hou),水蒸氣分(fen)壓會相應(ying)升高,也有(you)可能進入(rù)飽和狀态(tai)而析出水(shuǐ)滴。
表3.4 空氣(qì)中水分飽(bǎo)和含量
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空(kōng)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(qi)壓力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(he)水蒸氣密(mì)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(cè)量壓縮空(kōng)氣流量的(de)較大口徑(jing)孔闆流量(liang)計,孔🥰闆前(qian)常♋有積水(shuǐ),要影響測(ce)量準确度(dù)。引壓管線(xian)中💯常有一(yī)段水,導🥵緻(zhì)差壓變送(song)器測到的(de)差壓同節(jiē)流裝置所(suo)産生的差(cha)壓不一緻(zhi)。這🥰些都是(shi)空氣帶水(shuǐ)引💚起誤差(chà)的常見原(yuan)因。除此之(zhi)外,由于城(chéng)區大氣中(zhōng)氮氧化物(wù)含量較高(gao),使得壓縮(suo)空氣所含(hán)水滴呈酸(suan)性📱,引起環(huan)室表🌍面🆚腐(fǔ)蝕、管道内(nèi)壁💜腐蝕,使(shi)其表面變(biàn)得粗糙。腐(fu)蝕産生的(de)👉氧化鐵在(zai)一定條件(jian)下變幹燥(zao)時,很❗容易(yi)從管内壁(bì)脫落而被(bei)氣流帶到(dào)孔闆前,這(zhe)也會對流(liu)量示值産(chan)生影響。所(suo)以在停車(che)檢修時,應(yīng)将✌️這些粉(fen)狀和塊狀(zhuang)的垃圾予(yu)以清除。
③脈(mò)動流。壓縮(suo)機和鼓風(fēng)機出口流(liú)體多數包(bāo)含一定的(de)脈動💔。例如(ru)往複式壓(yā)縮機,表現(xian)爲半波脈(mo)動,在現場(chǎng)可觀察到(dao)壓縮機和(hé)鼓‼️風機的(de)出口壓力(li)有明顯擺(bai)動。其中正(zheng)(定)排量鼓(gu)‼️風機出口(kǒu)脈動頻率(lǜ)較高,一般(bān)有幾十赫(he)茲,而往💃🏻複(fú)式壓縮機(ji)出口脈動(dong)頻率較低(dī),一般爲幾(ji)赫茲。流動(dong)脈動引起(qǐ)差壓式流(liu)量計、渦街(jiē)流量計等(deng)多🔱種流量(liàng)計示值偏(pian)高,引起浮(fú)子式流✍️量(liàng)計中的浮(fu)子上下跳(tiào)動。消除和(he)減弱流動(dong)脈動對流(liu)量計示值(zhí)影響的常(cháng)用方法有(you)兩個,一是(shì)在壓縮機(ji)出口設🔞置(zhi)一隻緩沖(chòng)罐濾除脈(mò)動,而将流(liu)量計安☂️裝(zhuang)在緩沖後(hòu)面。實際上(shàng)往複式壓(ya)縮機的💰的(de)系統都是(shì)這樣設計(ji)的;二是将(jiang)流量計安(ān)裝在遠離(li)脈動源的(de)地方,這樣(yang)可利用工(gōng)藝管道🍉的(de)氣容同其(qi)管阻構成(cheng)低通濾波(bō)器衰減脈(mò)動。
流動脈(mò)動典型波(bo)形
(2)儀表選(xuan)型 能夠用(yòng)來測量空(kōng)氣流量的(de)儀表有多(duō)種,但是在(zài)現場實際(ji)使用的空(kong)氣流量計(ji),按其原理(lǐ)分,種類并(bìng)不多。最🍉主(zhu)要🆚的有
玻(bō)璃浮子流(liu)量計
、
節流(liú)式差壓流(liu)量計
、
渦街(jiē)流量計
和(he)均速管流(liu)量計等。
①浮(fú)子流量計(jì)。 浮子流量(liang)計在中型(xing)和小型實(shí)驗裝置上(shang)使用🌈很🥵廣(guǎng)🔆泛,這是因(yīn)爲浮子式(shi)流量計簡(jiǎn)單、直觀、價(jia)格🏃低廉,适(shi)合作一般(bān)指示。浮子(zi)流量計有(yǒu)玻璃錐管(guǎn)型和金屬(shu)錐💯管型兩(liang)大類,玻璃(lí)錐管💋型的(de)不足之處(chu)是耐壓⛷️不(bu)高和玻璃(li)錐管易碎(sui),另外,流🈲體(tǐ)溫度壓力(li)對示值影(yǐng)響大。一般(ban)可✉️根據流(liú)體實際溫(wen)度和壓🔴力(lì)按式(3.28)進行(hang)人工換算(suan)。式中由于(yu)引入рn,在被(bei)測氣體不(bu)爲空氣時(shí),也可利用(yong)該🌐公式進(jìn)行換算。
qv――實(shi)際體積流(liú)量,Nm3/h;
qvf――儀表示(shi)值,m3/h;
ρn――被測氣(qi)體在标準(zhun)狀态下的(de)密度,kg/Nm3;
ρan――空氣(qi)在标準狀(zhuàng)态下的密(mì)度,kg/Nm3;
Tn、Pn――氣體在(zai)标準狀态(tài)下的絕對(duì)溫度、絕對(dui)壓力;
Tf、Pf――氣體(tǐ)在工作狀(zhuang)态下的絕(jué)對溫度、絕(jue)對壓力。
②節(jiē)流式差壓(ya)流量計。節(jie)流式差壓(ya)流量計在(zai)空氣流量(liàng)測量中有(yǒu)着悠久的(de)曆史。在新(xīn)穎流量計(ji)大量湧現(xian)的形勢下(xia),節流式差(cha)壓流量計(jì)盡管有範(fàn)圍度窄,安(an)裝維護麻(ma)煩以及壓(ya)力損失大(dà)等重大缺(que)點,但在振(zhèn)動較明顯(xian)的壓縮機(ji)房、鼓風機(jī)房,它仍然(ran)是可靠♊性(xìng)高、穩定性(xìng)♍好、抗幹擾(rǎo)能力強的(de)首選儀表(biao)。
用節流式(shi)差壓流量(liang)計測量空(kong)氣流量最(zui)重要的是(shì)✂️要處理好(hao)節流件前(qián)積水、變送(sòng)器高低亞(yà)室内積水(shui)以及🏒引壓(ya)管線中積(jī)✌️水問題。
a.節(jiē)流件前積(ji)水問題。解(jie)決節流件(jian)前積水最(zui)簡單的方(fang)法是節流(liú)件的下部(bu)開疏液孔(kǒng)。但是空氣(qì)管道不像(xiang)蒸汽管道(dao)那樣清潔(jie)。在蒸汽管(guǎn)道中因爲(wei)與管道内(nei)壁接觸的(de)是水蒸氣(qì)💞,而水蒸氣(qì)在發生過(guò)程中一般(bān)都經過除(chu)氧工序♋,因(yin)此蒸汽中(zhong)基本不👨❤️👨含(hán)氧,經長期(qi)使用的蒸(zhēng)汽管,其内(nèi)壁可能僅(jin)沉積微量(liàng)的灰色粉(fen)末,除此之(zhi)外不會有(yǒu)鐵鏽。而空(kong)氣管道内(nei)則❓全然📞不(bu)同,灰塵和(he)氧化鐵難(nan)以避免,有(yǒu)時疏液孔(kong)被堵死。在(zai)停車檢修(xiū)時拆下節(jie)流裝置,發(fa)現節流件(jian)正端平面(miàn)上有積水(shui)的痕迹,就(jiu)是證據。
徹(chè)底消除節(jie)流件前積(ji)水的方法(fa)是将節流(liú)裝置安裝(zhuang)✂️在垂直工(gōng)🌐藝管上,或(huò)改用圓缺(que)孔闆或偏(pian)心孔闆。其(qí)中,偏心✌️孔(kong)闆不确定(dìng)度較小,優(yōu)于圓缺孔(kǒng)闆。
b.
差壓變(bian)送器
高低(dī)壓室内積(ji)水問題。是(shi)典型的節(jie)流式差壓(ya)流量😄計信(xin)号管路安(an)裝圖,在被(bèi)測流體爲(wèi)濕氣體時(shí),冷凝液理(lǐ)💘應不會進(jin)入差⁉️壓變(bian)㊙️送器高低(di)壓室,但從(cong)現場反饋(kui)信息來看(kan)⭐,實際情🍓況(kuang)是有時還(hái)會有微量(liàng)水滴進入(ru)高低壓室(shi),。變送🌈器差(cha)壓範圍較(jiào)低時,此微(wei)量水🏃♂️滴會(huì)引起儀表(biao)零點的明(ming)顯漂移。有(yǒu)些差壓變(bian)送器🛀🏻設計(ji)有兩個排(pái)放口,打開(kai)下排放口(kou)就可将凝(ning)液順利排(pai)出。但是早(zao)期變送器(qi)隻有中部(bu)的一隻排(pái)放口,打開(kāi)此口無法(fa)将高❤️低壓(yā)室内的凝(ning)液排淨,最(zuì)後隻得将(jiang)變送器拆(chai)下,将凝液(yè)沖信号輸(shū)入口中傾(qing)💃🏻倒出🐕來。
高(gāo)低壓室内(nèi)積液的現(xian)象,經進一(yī)步分析,應(ying)該是變送(song)器上方的(de)一段管路(lù)由于環境(jing)溫度變化(hua)将信号管(guǎn)中🔆的水蒸(zheng)氣🤩冷凝⭕而(ér)沿着信号(hao)管往下流(liu)入高低壓(ya)室。