壓縮空氣流量測(cè)量技術(shù)詳解

• 2025-03-20
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壓縮空氣作為企事業(yè)單位重要的二次能源，其流量測(cè)量在生產(chǎn)和管理中具有重要意義。壓縮空氣大多由電能或熱能經(jīng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)化而來(lái)，對(duì)由大量能源轉(zhuǎn)化而來(lái)的工質(zhì)進(jìn)行管理，以節(jié)約能源和提高設(shè)備管理水平，是壓縮空氣流量計(jì)量的主要目的。本文將深入探討壓縮空氣流量測(cè)量的方法、常用工具及其在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的適用性。

一、壓縮空氣流量測(cè)量的重要性

在化工等生產(chǎn)過(guò)程中，有一種重要的工藝過(guò)程——氧化反應(yīng)，它是以空氣作原料，和另外某種原料在規(guī)定的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)?？諝赓|(zhì)量流量過(guò)大和過(guò)小，都會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和貴重原料的消耗產(chǎn)生關(guān)鍵影響。在這種情況下，空氣流量測(cè)量精確度要求特別高，多半還配有自動(dòng)調(diào)節(jié)。此外，鍋爐和各種工業(yè)爐窯中的燃燒過(guò)程，其本質(zhì)也是氧化反應(yīng)，對(duì)助燃空氣流量的測(cè)量，雖然準(zhǔn)確度要求不像化工生產(chǎn)中的氧化反應(yīng)那樣高，但對(duì)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)燃燒、節(jié)約燃料也有重要意義。

二、壓縮空氣流量測(cè)量的主要方法

流量測(cè)量方法大致可以歸納為以下四種：

1. 差壓式流量測(cè)量法：利用伯努利方程原理，通過(guò)測(cè)量流體差壓信號(hào)反映流量。節(jié)流裝置測(cè)量流量是差壓式流量測(cè)量法的一種，該方法在壓縮空氣流量測(cè)量中使用最為普遍，其精度和穩(wěn)定性也較好。常用的節(jié)流測(cè)量裝置有ASME噴嘴測(cè)量裝置、ISA1932噴嘴測(cè)量裝置、孔板測(cè)量裝置和文丘里噴嘴測(cè)量裝置。
2. 速度式流量測(cè)量法：通過(guò)直接測(cè)量流體流速得出流量。用這種方法制成的儀表如渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)等。渦街流量計(jì)法是一種利用渦街效應(yīng)測(cè)量氣體流量的方法，該方法主要適用于大管徑、低流速的空氣流動(dòng)測(cè)量，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。超聲波流量計(jì)法則是通過(guò)檢測(cè)超聲波脈沖順流傳播和逆流傳播的速度差來(lái)檢測(cè)風(fēng)速大小，從而再結(jié)合工況的溫度、壓力等參數(shù)計(jì)算出氣體的流量。
3. 容積式測(cè)量法：利用標(biāo)準(zhǔn)小容積連續(xù)測(cè)量流量。用這種方法制成的儀表如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)和刮板流量計(jì)等。
4. 質(zhì)量流量測(cè)量法：以測(cè)量流體質(zhì)量流量為目的。用這種方法制成的儀表如熱式質(zhì)量流量計(jì)、科氏質(zhì)量流量計(jì)和沖量式質(zhì)量流量計(jì)等。熱線熱膜流量計(jì)法是一種基于熱傳導(dǎo)原理測(cè)量氣體流量的方法，該方法主要適用于中小管徑、高流速的空氣流動(dòng)測(cè)量，具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

三、壓縮空氣流量測(cè)量的常用工具

1. 渦街流量計(jì)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，無(wú)內(nèi)部可動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量精度較高，測(cè)量范圍較寬，壓力損失小。但其對(duì)振動(dòng)和流體脈動(dòng)較敏感，對(duì)安裝有一定的要求，且不適用于低雷諾數(shù)的測(cè)量。
2. 熱式質(zhì)量流量計(jì)：測(cè)量范圍寬，量程比高，對(duì)于測(cè)量小流量尤其是微小流量具有天然的優(yōu)勢(shì)。直接測(cè)出的是氣體的質(zhì)量流量，可以通過(guò)換算得到氣體的體積流量，減少了測(cè)量的誤差，提高了測(cè)量的精確性。但其對(duì)介質(zhì)的品質(zhì)和濕度的要求較高，對(duì)于一些含有雜質(zhì)或者含水量大的氣體測(cè)量，測(cè)量會(huì)受到比較明顯的影響。
3. 超聲波流量計(jì)：測(cè)量過(guò)程對(duì)管道無(wú)破損，測(cè)量無(wú)壓損，對(duì)介質(zhì)無(wú)污染，量程范圍較寬，可以雙向測(cè)量。但其測(cè)量受限于現(xiàn)場(chǎng)不斷變化的工況條件以及各種不同類(lèi)型的“噪聲”干擾，對(duì)于氣體的測(cè)量仍處于發(fā)展階段，并未有大規(guī)模的應(yīng)用。

四、壓縮空氣流量測(cè)量的應(yīng)用場(chǎng)景

1. 壓縮空氣生產(chǎn)端：對(duì)于空壓站的流量測(cè)量需求比較復(fù)雜，通常需要由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步分解。對(duì)于總氣路的測(cè)量，因?yàn)楣艿垒^粗，流量波動(dòng)較大，而氣體較為干凈，因此應(yīng)采用量程范圍較寬、不受流量下限限制的流量計(jì)，熱式質(zhì)量流量計(jì)為首選。對(duì)于空壓機(jī)排氣位置的流量測(cè)量，由于此處的壓縮空氣具有溫度高、濕度大、流速高、直管段不足等各種限制，皮托管流量計(jì)則比較全面地適合于此處的應(yīng)用。
2. 壓縮空氣運(yùn)輸端：主要目的是掌握站房出氣后運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)部門(mén)的壓縮空氣的分別用量，從而進(jìn)行壓縮空氣成本的分析和管理。在這些測(cè)量位置，一般性的測(cè)量要求是管道較粗，流量隨著生產(chǎn)用量的波動(dòng)而波動(dòng)較大，因此應(yīng)根據(jù)具體場(chǎng)景選擇合適的測(cè)量方法，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

五、結(jié)論

壓縮空氣流量測(cè)量在生產(chǎn)和管理中具有至關(guān)重要的作用。不同的測(cè)量方法、測(cè)量工具具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體場(chǎng)景選擇合適的測(cè)量方法，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時(shí)，還需要關(guān)注新技術(shù)的不斷發(fā)展，及時(shí)引進(jìn)和應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備和技術(shù)，以提高企業(yè)生產(chǎn)效率和能源管理水平。