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压缩空气流量计量方法分析

奥科摘  要： 介绍了几种适合压缩空气流量的计量方法，研究了几种流量计量方法和测量仪表的原理和特点，分析了流量计量的趋势，并提出流量计量方法的选择和流量计选型时应考虑的因素。 
一、前言

    压缩空气流量是表述空气压缩机性能的重要参数，也是工业过程中测量的重要参数。随着空气压缩机的广泛应用，其流量的准确测量对于产品升级、工业生产过程的控制和监测以及节能减排都显得至关重要。压缩空气流量是指在短暂时间内流过某*通截面的压缩空气数量与通过时间之比。压缩空气数量以体积表示称为体积流量，以质量表示称为质量流量。

二、流量测量

    流量计量方法大致可以归纳为以下四种：①利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号反映流量的差压式流量测量法，用这种方法制成的仪表。②通过直接测量流体流速得出流量的速度式流量测量法，用这种方法制成的仪表如、涡街流量计、电磁流量计和超声波流量计等。③利用标准小容积连续测量流量的容积式测量法，用这种方法制成的仪表如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计和刮板流量计等。④以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法，用这种方法制成的仪表如热式质量流量计、科氏质量流量计和冲量式质量流量计等。但并非所有测量方法或测量仪表都适合压缩空气流量的测量，应根据压缩空气本身的特性、测量要求和使用条件不同，选择合适的测量方法或仪表。以下就几种适合压缩空气的常用的流量计量方法和流量计进行介绍。

    1.节流装置流量测量

    节流装置测量流量是差压式流量测量法的一种，在压缩空气流量计量中，该方法使用zui为普遍，其精度和稳定性也较好。其测量原理为在充满流体的管线中安装节流装置，则该装置的上游侧与喉部或下游侧之间产生一个静压差，该压差与压缩空气流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值可以求得流量。    

    qm=C（1－β4）-1/2 επ（d/2）2（2Δpρ1）1/2    （1）

    其体积流量可用下面的公式确定：

    qv=qm/ρ

    式中  qm——单位时间内流过节流装置的流体质量流量，单位为kg/s；

    d——工况条件下一次装置节流孔直径，单位为m；

    β——直径比，指工作条件下一次装置节流孔或喉部直径与上游管道内径之比；

    Δp——差压，单位为Pa；

    ρ——流体密度，单位为kg/m3；

    ε——流体可膨胀性系数；

    C——流出系数。

    常用的节流测量装置有：ASME喷嘴测量装置、ISA1932喷嘴测量装置、孔板测量装置和文丘里喷嘴测量装置。其中ASME喷嘴和ISA1932喷嘴测量装置的气体流出系数值较大，精度也较高，使用也较多。ASME喷嘴测量装置由于气体通常直接排空，且要求测量喷嘴压差的压差计量程较小，因此测量大流量时，该装置的尺寸也比较大，不便于移动测量，如图1所示。
 ISA1932喷嘴测量装置则相对紧凑，体积小，便于携带和安装，测量范围也相对较广，如图2所示。
   为了研究ISA1932喷嘴测量装置与ASME喷嘴测量装置的重复性和一致性，将两段ISA1932喷嘴测量段串接，再与ASME测量段串接。试验中，进行了ISA1932喷嘴前后测量段的差异试验和ISA1932喷嘴前后测量段两组压力表的偏差试验，将仪表带来的误差尽可能地减小，为更好地进行比对试验准备了条件。