0引言(yan)
　　氣體壓縮(suo)機是壓縮(suō)氣體的機(ji)械設備。氣(qì)體壓縮機(jī)排氣量的(de)☁️檢測是壓(ya)縮機性能(neng)檢測中重(zhòng)要的檢測(ce)技術之一(yi)。壓縮機排(pái)氣量的實(shi)測數據決(jué)定着壓縮(suo)機的合格(gé)與否,決定(ding)着壓縮機(ji)🙇‍♀️的能效等(deng)級,即決定(ding)着壓縮機(ji)的能源比(bǐ)耗。
　　現在國(guo)際上通用(yòng)的壓縮機(jī)性能試驗(yàn)方法"給出(chu)了✔️檢測在(zai)不同🤩海拔(ba)地區,不同(tong)使用溫度(du)運行的壓(yā)縮機的排(pái)氣量、功率(lǜ)和比功率(lǜ)的試驗方(fang)法。我國也(yě)根據該國(guó)際标準,編(bian)制了相應(yīng)的國家标(biāo)準口。這兩(liǎng)個❗标準除(chú)了介紹功(gong)率、比功率(lǜ)測量之外(wài),排🍓氣量測(cè)量🈲方法是(shì)重要的内(nèi)容。國際标(biao)準ISO1217和我國(guo)國家标準(zhun)GB/T3853的⁉️實施極(ji)大方便了(le)國内外壓(ya)縮機制造(zao)商和壓縮(suō)機❓用戶之(zhi)間的對壓(yā)縮機産品(pǐn)性能的評(ping)定。
1常用的(de)排氣量測(ce)量方法
　　國(guo)際标準和(hé)中國國家(jiā)标準中雖(sui)然介紹了(le)各種排氣(qì)量的測量(liang)方法,但并(bing)沒有介紹(shào)各種排氣(qì)量測量方(fāng)法的優缺(quē)點及應✉️用(yòng)場合。從而(ér)造成許多(duō)壓縮機制(zhi)造商和用(yòng)戶♊沒有根(gen)據所測壓(ya)縮機的特(tè)點選用合(hé)适的排氣(qì)量測量方(fang)法。
壓縮機(jī)排氣量測(ce)量方法種(zhǒng)類繁多,常(chang)見的測量(liang)方法☀️分📧爲(wei)節流法及(jí)充氣法。
1.1節(jie)流法
　　節流(liú)法是在流(liú)體管道中(zhōng)放置孔闆(pǎn)、噴嘴等節(jie)流元件,流(liu)體流過節(jiē)流元件時(shi)會在節流(liu)元件兩側(ce)産生壓差(cha)。流體🈲的流(liu)量與節流(liú)元件兩端(duān)壓差成正(zheng)比。也就是(shi)說通過測(ce)量壓差的(de)大小，可以(yi)得出流量(liàng)的大小田(tián)。
1)ISA1932噴嘴
　　這種(zhǒng)噴嘴要求(qiu)在噴嘴前(qian)後有相應(yīng)的整流裝(zhuang)置。這種裝(zhuang)置🔞的大好(hǎo)處是測量(liang)的氣體不(bu)用放空，沒(méi)有浪費壓(yā)🚶縮空氣。
2)ASME噴(pen)嘴
　　ASME噴嘴是(shì)美國機械(xiè)工程師學(xué)會所推薦(jian)使用的節(jie)流元件🔞。由(you)于中國最(zui)早的壓縮(suo)機試驗方(fang)法标準時(shí)參照ASME PTC9進行(hang)制定的。所(suǒ)以ASME噴嘴在(zài)中國各壓(yā)縮機制造(zào)單位得到(dao)了廣泛的(de)應用。該噴(pēn)嘴☁️也同樣(yang)要求管路(lu)具有整流(liú)裝置。但由(yóu)于該噴嘴(zui)後面直接(jie)将空氣排(pái)向大氣,故(gu)下遊壓力(lì)爲大氣壓(ya)，測量工況(kuàng)易于穩定(ding)。同💘樣,由于(yu)直接将被(bei)測氣體直(zhí)接排向大(dà)氣,一-是浪(làng)費了壓縮(suō)氣體、而是(shì)🏒不适用于(yú)貴重氣🌈體(ti)或易燃易(yì)爆有毒氣(qi)體的測量(liang)。
3)文丘裏噴(pen)嘴
　　文丘裏(lǐ)噴嘴與ASME噴(pēn)嘴的共同(tong)之處都是(shì)将被測氣(qì)體📐直接排(pai)👌向大❓氣。測(ce)量工況易(yi)于穩定。同(tóng)樣也具有(yǒu)浪費壓縮(suo)氣🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體及不(bú)适用于貴(guì)重氣體或(huò)易燃易爆(bao)有毒氣體(tǐ)的測量的(de)缺點。文丘(qiū)裏噴嘴要(yao)🏃🏻‍♂️求流過噴(pēn)嘴喉部的(de)流速要達(da)到音速以(yi)上。這使其(qí)具有更适(shì)用于大流(liú)量氣♉體測(ce)量的特點(diǎn)。
1.2充氣法
　　充(chong)氣法也是(shi)國家标準(zhun)GB/T15487《容積式壓(yā)縮機流量(liàng)試驗方法(fǎ)》推薦的🌏排(pái)氣量試驗(yan)方法之一(yī)。該方法的(de)好處是不(bu)需要将💛被(bei)測氣體排(pái)向大氣,當(dang)測量貴重(zhòng)或有毒氣(qi)體時,該方(fang)法具有顯(xiǎn)著的優越(yuè)性。但由于(yu)充氣法要(yào)求正确⭐測(ce)量充氣❄️前(qián)後的溫度(dù)和壓力及(jí)充氣時間(jian),當充氣容(róng)積相對壓(yā)縮機的排(pái)氣量較小(xiǎo)時,其測量(liang)精度也就(jiù)較⛷️差了。換(huàn)言之,如🌂果(guǒ)充氣容積(jī)相對壓縮(suo)機的排⛱️氣(qì)量足夠大(dà)時,可以取(qǔ)得理想的(de)測量精度(du)。
　　以上是國(guó)際标準和(he)國内标準(zhun)推薦的幾(jǐ)種壓縮機(ji)排氣量試(shì)驗方法。這(zhè)些方法的(de)共同之處(chu)是當對節(jie)流元🌏件的(de)🐆幾何✂️尺寸(cùn)及有💰關的(de)熱工傳感(gan)器精度進(jin)行嚴格控(kòng)制時,可以(yi)取得理想(xiang)的測量精(jing)度。
采用節(jie)流元件法(fa)進行排氣(qì)量測量的(de)缺點是:
(1)節(jiē)流元件的(de)幾何尺寸(cun)複雜,檢驗(yan)難度大;
(2)檢(jian)驗數據需(xū)要進一步(bù) 進行計算(suàn),對測量人(ren)員的技術(shu)能力有一(yī)定的要求(qiu);
(3 )測量結果(guǒ)不直觀，無(wu)法直接顯(xiǎn)示。
　　那麽有(you)沒有更好(hao)的方法來(lái)檢測壓縮(suo)機的排氣(qì)量呢?與有(you)關企業進(jin)行了采用(yòng)渦街流量(liàng)計 法進行(háng)壓縮機流(liú)量測量的(de)嘗試。
2渦街(jie)流量計工(gong)作原理
　　渦(wo)街流量計(ji)也稱之爲(wei)旋渦流量(liàng)計或卡門(mén)渦街流量(liàng)計。可以适(shì)🏒用于管道(dào)内多種流(liú)體(氣體液(yè)體、蒸氣)的(de)流✏️量測量(liang)。其💋特點是(shì)壓力損失(shi)小，量程範(fàn)圍大,精度(dù)高,在測量(liang)工🏃‍♀️況體積(jī)流量時可(kě)以對流體(ti)的壓力和(hé)溫度參數(shu)自動進行(hang)修訂。該流(liú)量計可以(yǐ)将測量結(jie)果進行模(mó)💛拟标準信(xin)号或數字(zì)脈沖信号(hào)的輸出,容(róng)易與計算(suàn)❤️機等數字(zì)系統配⛱️套(tào)使用，是一(yi)種理想的(de)測量儀器(qì)。
　　在流體中(zhōng)設置非流(liu)線型漩渦(wō)發聲體時(shi),在渦街流(liú)量變📱送器(qi)中的三角(jiǎo)柱形的旋(xuan)渦發生體(ti)後會上下(xia)交替産生(sheng)正比于流(liu)速的兩列(lie)旋渦，這種(zhǒng)旋渦稱爲(wèi)🌈卡門旋🔞渦(wō)(見圖1)。旋渦(wō)的⁉️釋放頻(pín)率與流過(guò)旋渦發生(shēng)體的流體(ti)平均速度(dù)👌及旋渦發(fā)生體特征(zheng)♻️寬度有關(guān),用下式表(biao)示:
 
式中ƒ--旋(xuán)渦的釋放(fàng)頻率 ,單位(wei)爲Hz;
Ʋ--流過旋(xuan)渦發生體(tǐ)的流體平(píng)均速度,單(dan)位爲m/s;
d一旋(xuán)渦發生體(tǐ)特征寬度(du),單位爲m;
St一(yi)斯特勞哈(hā)爾數(Strouhal number) ,無量(liang)綱，它的數(shù)值範圍爲(wèi)0.14 ~ 0.27
St是雷諾數(shù)的函數,
 
　　通(tong)過測量旋(xuán)渦頻率就(jiu)可以計算(suan)出流過旋(xuan)渦發生體(tǐ)的⛱️流體平(píng)均速度Ʋ,再(zai)由公式
 
　　求(qiu)出流體流(liú)過流量計(ji)的流量q。(式(shì)中A爲流體(tǐ)流過旋渦(wō)🐅發生體的(de)截面積。)
3采(cai)用渦街流(liu)量計進行(háng)排氣量實(shi)測試驗
　　渦(wō)街流量計(ji)的安裝較(jiào)爲方便,但(dàn)希望能确(que)保氣體在(zài)流經流量(liang)🈲計之前的(de)流動狀态(tài)爲穩定的(de)層流狀态(tai),且避免流(liu)量計後的(de)彎頭或閥(fa)門對渦街(jie)的産生造(zao)成幹擾。安(an)裝流量計(ji)時,應确💚保(bao)流量計上(shang)遊應有✍️長(zhǎng)度不小于(yú)25D的等徑🈲直(zhí)管段,下遊(yóu)應有不小(xiao)于5D的等徑(jing)直管段。現(xian)場測量時(shi)采用通徑(jìng)爲DN65的渦街(jiē)流量計✌️,其(qi)測量範圍(wéi)爲🈚:0.75至6.3m³/min。
　　現場(chǎng)對一台額(e)定功率爲(wei)11kW、排氣壓力(li)爲0.8MPa的螺杆(gǎn)壓縮機進(jin)行了實測(ce)。實測排氣(qi)壓力爲:0.790MPa,測(cè)得的排氣(qi)量爲: 1.51m³/min。實測(ce)機組輸人(ren)🔴功率爲:11.93kW。
　　同(tóng)樣---台螺杆(gan)壓縮機在(zai)國家制冷(leng)設備制冷(lěng)監督檢驗(yan)中❄️心采用(yong)ASME噴嘴節流(liú)的方法再(zài)次進行了(le)對比試驗(yàn)。其☎️主要🈲性(xing)能☔數據爲(wei):實測排氣(qì)壓力0.807MPa,測得(de)排氣量爲(wèi):1.50 m³/min。
　　兩種方法(fa)相比,實測(cè)排氣量的(de)誤差爲:0.67%。也(yě)就是說,在(zài)企業🔞産品(pǐn)💃出廠試驗(yan)時,采用渦(wō)街流量計(jì)可以取得(dé)📧與ASME噴嘴節(jie)流法🏃相近(jin)的測量結(jie)果。如有必(bi)要時,可以(yǐ)♋對流量測(ce)量的不确(que)定度進行(hang)分析,參見(jiàn)《壓縮機性(xing)能數據的(de)相對标準(zhun)不确定度(du)分析》。
4渦流(liú)流量計的(de)精度校準(zhǔn)
　　爲了嚴格(gé)确定所用(yòng)渦街流量(liang)計的測量(liang)精度。将所(suǒ)用渦街流(liú)量計送到(dào)專業校準(zhǔn)機構按照(zhao)國家校準(zhǔn)規程向進(jin)行了👨‍❤️‍👨校準(zhun),采用的計(ji)量标準器(qì)具爲音速(su)💚噴嘴流量(liàng)标準❗裝置(zhì)。其校準數(shù)📱據見表🔞1。
 
　　流(liu)量計示值(zhí)誤差:0.36% ,重複(fú)性誤差:0.16%,由(you)此可以看(kàn)出,在實驗(yàn)室💯條件下(xia)，渦街流量(liàng)計具有非(fēi)常理想的(de)測量精度(du)。
5結論
　　由于(yú)測量技術(shù)的發展7-,有(yǒu)越來越多(duō)的排氣量(liang)測量儀👨‍❤️‍👨器(qi)供壓縮🈲機(ji)制造廠選(xuan)擇,渦街流(liu)量計是較(jiao)理想的選(xuǎn)擇之一。渦(wō)街流量計(ji)具有價格(gé)低廉、安裝(zhuāng)方便、使用(yòng)簡單、對壓(ya)力溫度🈚參(cān)數自動進(jin)行修訂的(de)優點。特别(bie)是渦街流(liú)量計♌可以(yi)對壓縮機(ji)的排氣量(liang)進行累計(jì)測量的🔴特(te)點,對壓縮(suō)㊙️機使用過(guò)程的能效(xiào)測量具有(you)非常獨特(te)的意義。随(sui)着渦街流(liú)量計的應(ying)用,将👌來有(you)可能根據(jù)渦街流量(liang)計記錄的(de)累計流量(liàng)及電度表(biǎo)記錄的累(lèi)計用電量(liàng)來評價壓(ya)縮機的效(xiào)率。必将進(jin)--步推動有(yǒu)關标準的(de)修訂。

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