氣體流量(liang)計
需要測(ce)量流量的(de)氣體種類(lei)繁多,最常(chang)見的空氣(qi)、城市煤氣(qi)、天然氣和(he)組分變化(hua)的氣體。可(ke)用來測量(liang)氣體流量(liang)的儀表種(zhong)類繁多,本(ben)節結合四(si)種典型氣(qi)體🧑🏾🤝🧑🏼重點讨(tao)論差壓式(shi)(含均速管(guan))、渦街式、旋(xuan)進渦街式(shi)、超聲式、氣(qi)體渦輪、氣(qi)體腰輪式(shi)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(qi)事業單位(wei)重要的二(er)次能源,大(da)多由電能(neng)或熱📱能❌經(jing)壓縮機轉(zhuan)化而來。當(dang)空氣壓力(li)值要求較(jiao)低時,則由(you)鼓風機産(chan)生。對由大(da)量能源轉(zhuan)化而來的(de)工質進行(hang)管理,以收(shou)到節🏃🏻約能(neng)源和提高(gao)設備管理(li)水平的效(xiao)果,是壓縮(suo)空氣流量(liang)計量的主(zhu)要目的。
在(zai)化工等生(sheng)産過程中(zhong),有一種重(zhong)要的工藝(yi)過程氧化(hua)㊙️反應,它㊙️是(shi)以空氣作(zuo)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(qi)質量流量(liang)過大和過(guo)小,都🈲會對(dui)安全生産(chan)、産品質量(liang)和貴重原(yuan)料的消耗(hao)産生關鍵(jian)影響。在這(zhe)種情況下(xia),空氣流量(liang)測量精确(que)度要求特(te)别高,多半(ban)還配有自(zi)動調節。
鍋(guo)爐和各種(zhong)工業爐窖(jiao)中的燃燒(shao)過程,其本(ben)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(gong)生産中的(de)氧🥰化反應(ying)那樣高,但(dan)對環境保(bao)護和經濟(ji)燃燒、節約(yue)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(yi)台
空氣流(liu)量計
都安(an)裝在振動(dong)大的場所(suo)。但是安裝(zhuang)在壓縮廠(chang)房和鼓風(feng)機房的空(kong)氣流量計(ji)都得考慮(lü)振動問題(ti)。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(qi)管道或風(feng)管可以傳(chuan)到很遠的(de)地方。其中(zhong)振動最大(da)的要數往(wang)複式壓縮(suo)機,大型往(wang)複式壓縮(suo)機運行時(shi)産生的振(zhen)動往往帶(dai)動廠房和(he)周圍地面(mian)一起振動(dong),對相關空(kong)🤟氣流量計(ji)的準确而(er)可靠的運(yun)💃🏻行帶來威(wei)脅。它引發(fa)杠杆式差(cha)壓變送器(qi)㊙️支點移動(dong)而使☁️儀表(biao)産生示值(zhi)漂移。振動(dong)導緻渦街(jie)流量♍傳感(gan)器産🌐生同(tong)振動頻率(lü)相對應🔱的(de)幹擾信号(hao),引起流量(liang)示值大幅(fu)度偏高。
②氣(qi)體帶水。壓(ya)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(han)量用水蒸(zheng)汽分壓⭐ps表(biao)示。大氣中(zhong)的水蒸氣(qi)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(tian),室外大氣(qi)中的水蒸(zheng)氣分壓達(da)到飽和程(cheng)度,即相對(dui)濕度達🔞到(dao)100%,這時将大(da)氣壓縮😍就(jiu)如同壓迫(po)吸足水的(de)海綿,随着(zhe)體積的縮(suo)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(dan)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(dao)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(ru)飽和狀态(tai)而析出水(shui)滴。
表3.4 空氣(qi)中水分飽(bao)和含量
|
空(kong)氣溫度t/℃
|
0
|
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
|
飽(bao)和水蒸氣(qi)壓力ps/kPa
|
0.6080
|
1.2258
|
2.3340
|
4.2463
|
7.3746
|
12.337
|
|
飽和(he)水蒸氣密(mi)度р/(kg/m3)
|
0.0048
|
0.0094
|
0.0173
|
0.0304
|
0.0512
|
0.083
|
用來測(ce)量壓縮空(kong)氣流量的(de)較大口徑(jing)孔闆流量(liang)計,孔闆前(qian)💜常有💁積水(shui),要影響測(ce)量準确度(du)。引壓管線(xian)中常有一(yi)段水,導緻(zhi)差壓變☀️送(song)器測到的(de)差壓同節(jie)流裝置所(suo)産生的🈲差(cha)壓不一緻(zhi)。這些都是(shi)空氣帶水(shui)引起誤差(cha)的常見原(yuan)因。除此之(zhi)外,由于城(cheng)區大氣中(zhong)氮氧化物(wu)含量較高(gao),使得壓縮(suo)空氣所含(han)水滴呈酸(suan)性,引起環(huan)室表面✂️腐(fu)蝕、管道内(nei)壁腐蝕,使(shi)其表面變(bian)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(bi)脫落而被(bei)氣流帶到(dao)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(ying)将這些粉(fen)狀和塊狀(zhuang)👉的垃圾予(yu)以清除。
③脈(mo)動流。壓縮(suo)機和鼓風(feng)機出口流(liu)體多數包(bao)含一定的(de)脈㊙️動。例如(ru)往複式壓(ya)縮機,表現(xian)爲半波脈(mo)動,在現🈲場(chang)可觀察到(dao)壓縮機和(he)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(kou)脈動頻率(lü)較高,一般(ban)有幾十赫(he)茲,而往複(fu)式壓縮機(ji)出口脈動(dong)頻率較🌈低(di),一般爲幾(ji)赫茲。流動(dong)脈動引起(qi)差壓式流(liu)量計、渦街(jie)流量計等(deng)多種流量(liang)計示值偏(pian)高,引起浮(fu)子式流量(liang)計中的📐浮(fu)子上下跳(tiao)動。消除和(he)減弱流動(dong)脈動對流(liu)量計示值(zhi)影響的🚩常(chang)用方法有(you)兩個🍉,一是(shi)在壓縮機(ji)出口設置(zhi)一隻緩沖(chong)罐濾除脈(mo)動,而将流(liu)量計安♻️裝(zhuang)在緩沖後(hou)面。實際上(shang)往🎯複式壓(ya)縮機的的(de)系統都是(shi)這樣設計(ji)🔆的;二是将(jiang)流量計安(an)裝在遠離(li)脈動源的(de)地方,這樣(yang)可利用工(gong)藝管道的(de)氣容同其(qi)管阻構成(cheng)低通濾波(bo)器衰減脈(mo)動。
流動脈(mo)動典型波(bo)形
(2)儀表選(xuan)型 能夠用(yong)來測量空(kong)氣流量的(de)儀表有多(duo)種,但是在(zai)🌈現場實際(ji)使用的空(kong)氣流量計(ji),按其原理(li)分,種類并(bing)不多。最主(zhu)要的有
玻(bo)璃浮子流(liu)量計
、
節流(liu)式差壓流(liu)量計
、
渦街(jie)流量計
和(he)均速管流(liu)量計等。
①浮(fu)子流量計(ji)。 浮子流量(liang)計在中型(xing)和小型實(shi)驗裝置上(shang)使💜用很廣(guang)泛,這是因(yin)爲浮子式(shi)流量計簡(jian)單、直觀、價(jia)格低廉,适(shi)合作一般(ban)指示。浮子(zi)流量計有(you)玻璃錐☎️管(guan)型和金屬(shu)錐管型兩(liang)大類,玻璃(li)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(ti)溫度壓力(li)對示值影(ying)響大。一般(ban)可根據流(liu)體實際溫(wen)度和壓♌力(li)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(shi),也可利用(yong)該公式進(jin)行換算。
qv――實(shi)際體積流(liu)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(zhuang)态下的密(mi)度,kg/Nm3;
Tn、Pn――氣體在(zai)标準狀态(tai)下的絕對(dui)溫度、絕對(dui)壓力;
Tf、Pf――氣體(ti)在工作狀(zhuang)态下的絕(jue)對溫度、絕(jue)對壓力。
②節(jie)流式差壓(ya)流量計。節(jie)流式差壓(ya)流量計在(zai)空氣流量(liang)測量🛀🏻中有(you)🤟着悠久的(de)曆史。在新(xin)穎流量計(ji)大量湧現(xian)的🍓形勢🐕下(xia),節流式差(cha)壓流量計(ji)盡管有範(fan)圍度窄,安(an)裝維護麻(ma)煩以及壓(ya)🧡力損失大(da)等重大缺(que)點,但在振(zhen)動較明顯(xian)的壓縮機(ji)房、鼓風🧑🏽🤝🧑🏻機(ji)房,它仍然(ran)是可靠❄️性(xing)高、穩定性(xing)好、抗幹擾(rao)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(shi)要處理好(hao)節流件前(qian)積水、變送(song)器高低亞(ya)室内積水(shui)以及引壓(ya)☂️管線中積(ji)水問🆚題。
a.節(jie)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(liu)件的下部(bu)開疏液孔(kong)。但是空氣(qi)管道不像(xiang)蒸汽管道(dao)那樣清⭐潔(jie)。在蒸汽管(guan)道中因爲(wei)與管道♻️内(nei)壁接觸的(de)是水蒸氣(qi),而水蒸氣(qi)在發生過(guo)程中一⚽般(ban)都經過📞除(chu)氧工序🎯,因(yin)此蒸汽中(zhong)基本不含(han)氧,經長期(qi)使用的蒸(zheng)🤩汽管,其内(nei)壁可能僅(jin)沉積微量(liang)的灰色粉(fen)末,除此之(zhi)外不會有(you)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(you)時♈疏液孔(kong)被堵死。在(zai)停車檢修(xiu)時拆下✍️節(jie)流裝置,發(fa)現節流件(jian)正端平面(mian)上有積水(shui)的痕迹,就(jiu)是證據。
徹(che)底消除節(jie)流件前積(ji)水的方法(fa)是将節流(liu)裝置安裝(zhuang)在垂♍直工(gong)藝管上,或(huo)改用圓缺(que)孔闆或偏(pian)心孔闆📧。其(qi)中,偏心孔(kong)闆不确❗定(ding)度較小,優(you)于圓缺孔(kong)闆。
b.
差壓變(bian)送器
高低(di)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(bei)測流體爲(wei)濕氣體時(shi),冷凝液理(li)⛷️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(hai)會有微量(liang)水滴進入(ru)高低壓室(shi),。變送器差(cha)壓範🙇🏻圍較(jiao)低時,此微(wei)量水🌈滴會(hui)引起儀表(biao)零點的明(ming)顯漂移。有(you)些♉差壓變(bian)送器設計(ji)有兩個🈲排(pai)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(pai)放口,打開(kai)此口無法(fa)将高😘低壓(ya)室内的凝(ning)液排淨,最(zui)後隻得将(jiang)變送器拆(chai)下,将凝⁉️液(ye)沖信号輸(shu)入口中傾(qing)倒出🌐來。
高(gao)低壓室内(nei)積液的現(xian)象,經進一(yi)步分析,應(ying)該是變送(song)器上方的(de)⛹🏻♀️一段管路(lu)由于環境(jing)溫度變化(hua)将信号管(guan)中的水💃蒸(zheng)氣冷凝而(er)沿着信号(hao)管往下流(liu)入高低💃🏻壓(ya)室。