壓縮空氣計量系統

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       壓縮空氣是工業生產的重要二次能源，大多由電能或熱能經壓縮機轉化而來，對由大量能源轉化而來的工質進行管理，以達到節約能源和提高設備管理水平的效果。
 

▲企業壓縮空氣站
 

       壓縮空氣是企、事業單位成本核算的一項重要的經濟指標，壓縮空氣流量是表述空氣壓縮機性能的重要參數，也是工業過程中測量的重要參數。

       隨著空氣壓縮機的廣泛應用，其流量的準確測量對于產品升級、工業生產過程的控制和監測以及節能減排都顯得至關重要，這就是壓縮空氣流量計量的主要目的。

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       壓縮空氣具有以下幾個特點，西森工程師建議：要結合壓力空氣的特點進行合理的選擇壓縮空氣流量計。
 

▲壓縮空氣供氣車間

1、振動大

       當然并非每一臺空氣流量計都安裝在振動大的場所。但是安裝在壓縮廠房和鼓風機房的空氣流量計都得考慮振動問題。這種振動主要來自壓縮機和鼓風機，機器的振動通過空氣管道或風管可以傳到很遠的地方。

       其中振動最大的要數往復式壓縮機，大型往復式壓縮機運行時產生的振動往往帶動廠房和周圍地面一起振動，對相關空氣流量計的準確而可靠的運行帶來威脅。

       它引發杠桿式差壓變送器支點移動而使儀表產生示值漂移。振動導致渦街流量傳感器產生同振動頻率相對應的干擾信號，引起流量示值大幅度偏高。
 

▲西森技術服務工程師現場考察

2、氣體帶水

       壓縮空氣取自大氣，而大氣中總是含有一定數量的水蒸汽。水蒸汽的含量用水蒸汽分壓ps表示。大氣中的水蒸氣飽和分壓是大氣溫度的函數（見下表所示）。

       在雨天和霧天，室外大氣中的水蒸氣分壓達到飽和程度，即相對濕度達到100%，這時將大氣壓縮就如同壓迫吸足水的海綿，隨著體積的縮小，就有相應數量的水析出。
 

▲西森壓縮空氣流量計應用現場

       這是壓縮空氣所以帶水的簡單原理。在晴好的天氣，大氣相對濕度較低，但隨著其被壓縮，體積縮小到原來的幾分之一后，水蒸氣分壓會相應升高，也有可能進入飽和狀態而析出水滴。

       用來測量壓縮空氣流量的較大口徑孔板流量計，孔板前常有積水，要影響測量準確度。引壓管線中常有一段水，導致差壓變送器測到的差壓同節流裝置所產生的差壓不一致。
 

▲西森壓縮空氣流量計應用現場

       這些都是空氣帶水引起誤差的常見原因。除此之外，由于城區大氣中氮氧化物含量較高，使得壓縮空氣所含水滴呈酸性，引起環室表面腐蝕、管道內壁腐蝕，使其表面變得粗糙。

       腐蝕產生的氧化鐵在一定條件下變干燥時，很容易從管內壁脫落而被氣流帶到孔板前，這也會對流量示值產生影響。所以在停車檢修時，應將這些粉狀和塊狀的垃圾予以清除。

3、脈動流
 

       壓縮機和鼓風機出口流體多數包含一定的脈動。例如往復式壓縮機，表現為半波脈動，在現場可觀察到壓縮機和鼓風機的出口壓力有明顯擺動。
 

▲壓縮管道布局

       其中正（定）排量鼓風機出口脈動頻率較高，一般有幾十赫茲，而往復式壓縮機出口脈動頻率較低，一般為幾赫茲。流動脈動引起差壓式流量計、渦街流量計等多種流量計示值偏高，引起浮子式流量計中的浮子上下跳動。

消除和減弱流動脈動對流量計示值影響的常用方法有兩個：

       一是在壓縮機出口設置一只緩沖罐濾除脈動，而將流量計安裝在緩沖后面，實際上往復式壓縮機的的系統都是這樣設計的；

       二是將流量計安裝在遠離脈動源的地方，這樣可利用工藝管道的氣容同其管阻構成低通濾波器衰減脈動。
 

▲FLVJ系列渦街流量計被廣泛應用于壓縮空氣流量計量

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壓縮空氣的流量應該怎么精確計量呢？西森告訴您：并非所有測量方法或測量儀表都適合壓縮空氣流量的計量。

       應根據壓縮空氣本身的特性、測量要求和使用條件不同，選擇合適的測量方法和流量計。
 

       西森為您介紹以下幾種常用的、適合壓縮空氣的流量計量的流量計。

       1、渦街流量計：渦街流量計的測量主體是非流線型旋渦發生體。當介質以一定速度流過三角柱時，在三角柱體兩側后面產生一個交替排列的旋渦帶，稱之為“卡門旋渦”。

       由于旋渦發生體兩側交替產生旋渦，于是在發生體兩側產生壓力脈沖，從而使檢測體產生交變應力，封裝在檢測探頭體內的壓電元件在交變應力的作用下，產生與旋渦同頻率的交變電荷信號。
 

▲西森技術服務工程師為客戶選擇合適的測量方案

       經前放大器放大，送至智能流量計算儀進行智能化處理，實現流體瞬時流量、累積流量的顯示及流量數據與微機系統的通訊和控制。

渦街流量計的優點：

(1) 結構簡單，安裝維護方便。
(2) 無內部可動部件，使用壽命長。
(3) 測量精度較高，測量范圍較寬。
(4) 壓力損失小

局限性：主要是對振動和流體脈動較敏感，對安裝有一定的要求，且不適用于低雷諾數的測量。

▲壓縮空氣計量系統（無補償或定值補償）安裝示意圖

▲壓縮空氣計量系統（分體式溫壓雙補償）安裝示意圖

▲壓縮空氣計量系統（溫壓一體化）安裝示意圖

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很多用戶遇到這樣的煩惱：我測量的是壓縮空氣，到底是否需要溫度壓力補償呢？

西森為您排憂：

       1.是否需要帶溫度壓力補償取決于您對測量精度的要求。

       如果您對測量精度要求高，帶溫度壓力補償是最精確的，如果您要求不高又想節省成本，壓力波動不大的話，可不用溫度壓力補償。

▲西森技術服務工程師為客戶選擇合適的測量方案

       2、節流裝置流量測量：節流裝置測量流量是差壓式流量測量法的一種，在壓縮空氣流量計量中，其測量原理為在充滿流體的管線中安裝節流裝置。

       則該裝置的上游側與喉部或下游側之間產生一個靜壓差，該壓差與壓縮空氣流量之間有確定的數值關系，通過測量差壓值可以求得流量。

       其局限性主要是壓力損失比較大，量程比窄，測量精度較低，安裝較復雜，適用于有振動的場合。

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       選擇正確的壓縮空氣流量計首先要了解儀表性能，根據測量精度、穩定性等要求，選擇合適的測量方式。

       如要求精度比較高，在振動小的場合，可選用渦街流量計來測量。
 

▲壓縮空氣應用現場

       如果現場存在振動，可選用差壓式流量計（如孔板、V錐、噴嘴等），其次，要考慮安裝條件。

       儀表處于管道的位置，前后直管段是否滿足要求，管道和儀表是水平安裝還是豎直安裝，管道周圍空間大小是否便于儀表維護等；

       還要考慮到現場的溫度對儀表的影響，是否有電磁干擾。最后，從經濟方面考慮，如工廠在線監測的流量計選擇，則要考慮減少壓損，節約能耗；
 

▲壓縮空氣應用現場

       在大規格的管道上應盡量使用插入式流量計，減少管路安裝等，以節約成本。

       另外，應盡可能保證壓縮空氣的潔凈，以免影響測量精度，因此在氣體質量不好或者測量小流量時應加裝油分離器和水分離器等凈化設備。