0引(yin)言
氣體(ti)壓縮機(ji)是壓縮(suo)氣體的(de)機械設(she)備。氣體(ti)壓縮機(ji)🈚排氣量(liang)的檢測(ce)是壓縮(suo)機性能(neng)檢測中(zhong)重要的(de)檢測技(ji)術之一(yi)。壓縮機(ji)排氣量(liang)的實測(ce)數據決(jue)定着壓(ya)縮機的(de)合格與(yu)否,決定(ding)着壓縮(suo)機的能(neng)效等級(ji),即決定(ding)着壓縮(suo)機的能(neng)源比耗(hao)。
現在國(guo)際上通(tong)用的壓(ya)縮機性(xing)能試驗(yan)方法"給(gei)出了檢(jian)測在不(bu)🔞同海拔(ba)地區,不(bu)同使用(yong)溫度運(yun)行的壓(ya)縮機的(de)♋排氣量(liang)、功率和(he)比功率(lü)的試驗(yan)方法。我(wo)國也根(gen)據該國(guo)🌈際标準(zhun),編制了(le)相應的(de)國家标(biao)準口。這(zhe)兩個标(biao)準除了(le)介紹功(gong)率㊙️、比功(gong)率測量(liang)之外,排(pai)氣量測(ce)量方法(fa)是重要(yao)的内容(rong)。國際标(biao)準ISO1217和我(wo)國國家(jia)标準GB/T3853的(de)實施極(ji)大方便(bian)✨了國内(nei)外壓縮(suo)機制造(zao)商和壓(ya)縮機用(yong)戶之間(jian)✊的對壓(ya)縮機産(chan)品性能(neng)的⭐評定(ding)。
1常用的(de)排氣量(liang)測量方(fang)法
國際(ji)标準和(he)中國國(guo)家标準(zhun)中雖然(ran)介紹了(le)各種排(pai)氣量的(de)測量方(fang)法,但并(bing)沒有介(jie)紹各種(zhong)排氣量(liang)測量方(fang)法的優(you)㊙️缺點💚及(ji)應用場(chang)合。從而(er)造成許(xu)多壓縮(suo)機制造(zao)商和用(yong)戶沒有(you)根據所(suo)測壓縮(suo)機的特(te)點選用(yong)合适的(de)排氣量(liang)測量方(fang)法。
壓縮(suo)機排氣(qi)量測量(liang)方法種(zhong)類繁多(duo),常見的(de)測量方(fang)⭐法分爲(wei)節流法(fa)及充氣(qi)法。
1.1節流(liu)法
節流(liu)法是在(zai)流體管(guan)道中放(fang)置孔闆(pan)、噴嘴等(deng)節流元(yuan)件,流體(ti)流過節(jie)流元件(jian)時會在(zai)節流元(yuan)件兩側(ce)産生壓(ya)差。流體(ti)的流量(liang)與節流(liu)💚元件兩(liang)端壓差(cha)成正比(bi)。也就是(shi)說通過(guo)測量壓(ya)差👨❤️👨的大(da)小,可以(yi)得出流(liu)量的大(da)小田。
1)ISA1932噴(pen)嘴
這種(zhong)噴嘴要(yao)求在噴(pen)嘴前後(hou)有相應(ying)的整流(liu)裝置。這(zhe)種裝置(zhi)的大💋好(hao)處是測(ce)量的氣(qi)體不用(yong)放空,沒(mei)有浪費(fei)壓縮空(kong)🤟氣。
2)ASME噴嘴(zui)
ASME噴嘴是(shi)美國機(ji)械工程(cheng)師學會(hui)所推薦(jian)使用的(de)節流元(yuan)件。由于(yu)中國最(zui)早的壓(ya)縮機試(shi)驗方法(fa)标準時(shi)參🔆照ASME PTC9進(jin)行制🍉定(ding)的。所以(yi)🐕ASME噴嘴🆚在(zai)中國各(ge)壓縮機(ji)制造單(dan)位得到(dao)了廣泛(fan)的應用(yong)。該噴嘴(zui)也同樣(yang)要求管(guan)路具✨有(you)整流裝(zhuang)置。但由(you)于該噴(pen)嘴後面(mian)直接将(jiang)空氣排(pai)向大氣(qi),故下遊(you)🔆壓力爲(wei)大氣🛀壓(ya),測量工(gong)況易于(yu)穩定。同(tong)🏃🏻♂️樣,由于(yu)直接将(jiang)被測氣(qi)體直接(jie)排向大(da)氣,一-是(shi)🧑🏾🤝🧑🏼浪費💜了(le)壓縮氣(qi)體、而是(shi)🐆不适用(yong)于貴重(zhong)氣體或(huo)易燃易(yi)爆有☔毒(du)氣體的(de)測量。
3)文(wen)丘裏噴(pen)嘴
文丘(qiu)裏噴嘴(zui)與ASME噴嘴(zui)的共同(tong)之處都(dou)是将被(bei)測氣體(ti)直接排(pai)向㊙️大氣(qi)。測量工(gong)況易于(yu)穩定。同(tong)樣也具(ju)有浪費(fei)壓縮氣(qi)體及不(bu)适用于(yu)貴重氣(qi)體或易(yi)燃易爆(bao)有毒氣(qi)體的測(ce)量的缺(que)點。文丘(qiu)裏噴嘴(zui)要求流(liu)過噴嘴(zui)喉部的(de)流速要(yao)達到音(yin)速以上(shang)。這使其(qi)具有更(geng)适用于(yu)大流量(liang)氣體測(ce)量的特(te)點。
1.2充氣(qi)法
充氣(qi)法也是(shi)國家标(biao)準GB/T15487《容積(ji)式壓縮(suo)機流量(liang)試驗方(fang)法》推薦(jian)的排氣(qi)量試驗(yan)方法之(zhi)一。該方(fang)法的好(hao)處是不(bu)需要将(jiang)被測氣(qi)體排向(xiang)大氣,當(dang)測量貴(gui)重或有(you)毒氣體(ti)時,該方(fang)法具有(you)顯著的(de)優越性(xing)。但由于(yu)充氣法(fa)☁️要求正(zheng)确測量(liang)充氣前(qian)後的溫(wen)度和壓(ya)力及充(chong)氣時間(jian),當充氣(qi)容積相(xiang)對壓縮(suo)機的排(pai)氣量較(jiao)小時,其(qi)測量精(jing)度也就(jiu)🐆較差了(le)。換言之(zhi),如果充(chong)氣容積(ji)相對壓(ya)縮機的(de)排氣量(liang)足夠大(da)時,可以(yi)取得理(li)想的測(ce)量精度(du)🥵。
以上是(shi)國際标(biao)準和國(guo)内标準(zhun)推薦的(de)幾種壓(ya)縮機排(pai)氣📐量試(shi)驗👄方法(fa)。這些方(fang)法的共(gong)同之處(chu)是當對(dui)節流元(yuan)件的幾(ji)何尺寸(cun)及有關(guan)的熱工(gong)傳感器(qi)精度進(jin)行嚴格(ge)🌍控制時(shi),可以取(qu)🔴得理想(xiang)的測量(liang)精度。
采(cai)用節流(liu)元件法(fa)進行排(pai)氣量測(ce)量的缺(que)點是:
(1)節(jie)流元件(jian)的幾何(he)尺寸複(fu)雜,檢驗(yan)難度大(da);
(2)檢驗數(shu)據需要(yao)進一步(bu) 進行計(ji)算,對測(ce)量人員(yuan)的技術(shu)能力有(you)一定的(de)要求;
(3 )測(ce)量結果(guo)不直觀(guan),無法直(zhi)接顯示(shi)。
那麽有(you)沒有更(geng)好的方(fang)法來檢(jian)測壓縮(suo)機的排(pai)氣量呢(ne)?與有關(guan)企業進(jin)行了采(cai)用渦街(jie)流量計(ji)
法進行(hang)壓縮機(ji)流量測(ce)量的嘗(chang)試。
2渦街(jie)流量計(ji)工作原(yuan)理
渦街(jie)流量計(ji)也稱之(zhi)爲旋渦(wo)流量計(ji)或卡門(men)渦街流(liu)量✊計。可(ke)以🔞适用(yong)于管道(dao)内多種(zhong)流體(氣(qi)體液體(ti)、蒸氣❄️)的(de)流量測(ce)量。其特(te)點是壓(ya)力損失(shi)小,量程(cheng)範圍大(da),精度高(gao),在測量(liang)工👣況體(ti)積流量(liang)時💃可以(yi)對🚩流體(ti)的壓力(li)和溫度(du)參數自(zi)動進💛行(hang)修訂。該(gai)流量計(ji)可以将(jiang)測量結(jie)果進行(hang)模拟标(biao)準信号(hao)或數字(zi)脈沖信(xin)号的輸(shu)出,容易(yi)與計算(suan)機等數(shu)字系統(tong)配套使(shi)用,是一(yi)種理想(xiang)的測量(liang)儀器。
在(zai)流體中(zhong)設置非(fei)流線型(xing)漩渦發(fa)聲體時(shi),在渦街(jie)流量變(bian)送器中(zhong)的三角(jiao)柱形的(de)旋渦發(fa)生體後(hou)會上下(xia)交替産(chan)生正比(bi)于流速(su)的兩列(lie)旋渦,這(zhe)種旋渦(wo)稱爲卡(ka)門旋渦(wo)(見圖1)。旋(xuan)渦的🔴釋(shi)放頻率(lü)與流😄過(guo)旋渦發(fa)生體的(de)流體平(ping)均速度(du)及旋渦(wo)發生體(ti)特征寬(kuan)度有關(guan)🚶♀️,用下式(shi)表示:
式(shi)中ƒ--旋渦(wo)的釋放(fang)頻率 ,單(dan)位爲Hz;
Ʋ--流(liu)過旋渦(wo)發生體(ti)的流體(ti)平均速(su)度,單位(wei)爲m/s;
d一旋(xuan)渦發生(sheng)體特征(zheng)寬度,單(dan)位爲m;
St一(yi)斯特勞(lao)哈爾數(shu)(Strouhal number) ,無量綱(gang),它的數(shu)值範圍(wei)爲0.14 ~ 0.27
St是雷(lei)諾數的(de)函數,
通(tong)過測量(liang)旋渦頻(pin)率就可(ke)以計算(suan)出流過(guo)旋渦發(fa)生體的(de)流體平(ping)均速度(du)Ʋ,再由公(gong)式
求出(chu)流體流(liu)過流量(liang)計的流(liu)量q。(式中(zhong)A爲流體(ti)流過旋(xuan)渦🔞發生(sheng)體的截(jie)面積。)
3采(cai)用渦街(jie)流量計(ji)進行排(pai)氣量實(shi)測試驗(yan)
渦街流(liu)量計的(de)安裝較(jiao)爲方便(bian),但希望(wang)能确保(bao)氣體在(zai)流經流(liu)量計之(zhi)前的流(liu)動狀态(tai)爲穩定(ding)的層流(liu)狀态,且(qie)避免流(liu)量計後(hou)的彎頭(tou)或閥門(men)對渦街(jie)的産生(sheng)造成幹(gan)💛擾。安裝(zhuang)流量計(ji)時,應确(que)保流量(liang)計上遊(you)應有🈲長(zhang)度不小(xiao)🛀于25D的等(deng)徑⚽直管(guan)段,下遊(you)應有不(bu)小于5D的(de)等徑直(zhi)管段。現(xian)場測量(liang)時采⛱️用(yong)通徑爲(wei)DN65的渦街(jie)流量計(ji),其測量(liang)範圍爲(wei):0.75至6.3m³/min。
現場(chang)對一台(tai)額定功(gong)率爲11kW、排(pai)氣壓力(li)爲0.8MPa的螺(luo)杆壓縮(suo)機進行(hang)了實測(ce)。實測排(pai)氣壓力(li)爲:0.790MPa,測得(de)的排氣(qi)量爲: 1.51m³/min。實(shi)測機組(zu)輸人功(gong)率🏃🏻♂️爲:11.93kW。
同(tong)樣---台螺(luo)杆壓縮(suo)機在國(guo)家制冷(leng)設備制(zhi)冷監督(du)檢驗中(zhong)🚩心采🔱用(yong)ASME噴嘴節(jie)流的方(fang)法再次(ci)進行了(le)對比試(shi)驗。其🚶♀️主(zhu)要性能(neng)數據♍爲(wei):實測排(pai)氣壓力(li)0.807MPa,測得排(pai)氣量爲(wei):1.50 m³/min。
兩種方(fang)法相比(bi),實測排(pai)氣量的(de)誤差爲(wei):0.67%。也就是(shi)說,在企(qi)業産品(pin)出廠試(shi)驗時,采(cai)用渦街(jie)流量計(ji)可以取(qu)得與ASME噴(pen)嘴節流(liu)法相近(jin)的測量(liang)結果。如(ru)有必要(yao)時,可以(yi)對流量(liang)測量的(de)🌂不确定(ding)度進行(hang)分析,參(can)👨❤️👨見《壓縮(suo)機性能(neng)數據的(de)相對标(biao)準🐉不确(que)定度分(fen)析》。
4渦流(liu)流量計(ji)的精度(du)校準
爲(wei)了嚴格(ge)确定所(suo)用渦街(jie)流量計(ji)的測量(liang)精度。将(jiang)所用渦(wo)街流量(liang)計送到(dao)專業校(xiao)準機構(gou)按照國(guo)家校準(zhun)規程向(xiang)進行了(le)校準,采(cai)用的計(ji)量标準(zhun)器具爲(wei)音速噴(pen)嘴流量(liang)标準裝(zhuang)置。其校(xiao)準數據(ju)見表1。
流(liu)量計示(shi)值誤差(cha):0.36% ,重複性(xing)誤差:0.16%,由(you)此可以(yi)看出,在(zai)實❄️驗室(shi)💜條件♍下(xia)📐,渦街流(liu)量計具(ju)有非常(chang)理想的(de)測量精(jing)度。
5結論(lun)
由于測(ce)量技術(shu)的發展(zhan)7-,有越來(lai)越多的(de)排氣量(liang)測量儀(yi)㊙️器供壓(ya)縮機制(zhi)造廠選(xuan)擇,渦街(jie)流量計(ji)是較理(li)想的選(xuan)擇之⛷️一(yi)。渦街流(liu)量計具(ju)有價格(ge)低廉、安(an)裝方便(bian)、使用簡(jian)單、對壓(ya)🈲力溫度(du)🥵參數自(zi)動進行(hang)修訂的(de)優點。特(te)别是渦(wo)街流量(liang)計🏃可以(yi)對壓縮(suo)機的排(pai)氣量進(jin)行✂️累計(ji)測量的(de)特點,對(dui)壓縮機(ji)使用過(guo)程的能(neng)效測量(liang)具有非(fei)常獨特(te)🈲的意義(yi)。随着渦(wo)街流量(liang)計的應(ying)用,将來(lai)有可能(neng)根據渦(wo)街流量(liang)計記錄(lu)的累計(ji)流量及(ji)電度表(biao)記錄的(de)累計用(yong)電量來(lai)評價壓(ya)縮機的(de)效率。必(bi)❓将進--步(bu)推動有(you)關标準(zhun)📞的修訂(ding)。
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