压缩空气计量系统

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       压缩空气是工业生产的重要二次能源，大多由电能或热能经压缩机转化而来，对由大量能源转化而来的工质进行管理，以达到节约能源和提高设备管理水平的效果。
 

▲企业压缩空气站
 

       压缩空气是企、事业单位成本核算的一项重要的经济指标，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，这就是压缩空气流量计量的主要目的。

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       压缩空气具有以下几个特点，西森工程师建议：要结合压力空气的特点进行合理的选择压缩空气流量计。
 

▲压缩空气供气车间

1、振动大

       当然并非每一台空气流量计都安装在振动大的场所。但是安装在压缩厂房和鼓风机房的空气流量计都得考虑振动问题。这种振动主要来自压缩机和鼓风机，机器的振动通过空气管道或风管可以传到很远的地方。

       其中振动最大的要数往复式压缩机，大型往复式压缩机运行时产生的振动往往带动厂房和周围地面一起振动，对相关空气流量计的准确而可靠的运行带来威胁。

       它引发杠杆式差压变送器支点移动而使仪表产生示值漂移。振动导致涡街流量传感器产生同振动频率相对应的干扰信号，引起流量示值大幅度偏高。
 

▲西森技术服务工程师现场考察

2、气体带水

       压缩空气取自大气，而大气中总是含有一定数量的水蒸汽。水蒸汽的含量用水蒸汽分压ps表示。大气中的水蒸气饱和分压是大气温度的函数（见下表所示）。

       在雨天和雾天，室外大气中的水蒸气分压达到饱和程度，即相对湿度达到100%，这时将大气压缩就如同压迫吸足水的海绵，随着体积的缩小，就有相应数量的水析出。
 

▲西森压缩空气流量计应用现场

       这是压缩空气所以带水的简单原理。在晴好的天气，大气相对湿度较低，但随着其被压缩，体积缩小到原来的几分之一后，水蒸气分压会相应升高，也有可能进入饱和状态而析出水滴。

       用来测量压缩空气流量的较大口径孔板流量计，孔板前常有积水，要影响测量准确度。引压管线中常有一段水，导致差压变送器测到的差压同节流装置所产生的差压不一致。
 

▲西森压缩空气流量计应用现场

       这些都是空气带水引起误差的常见原因。除此之外，由于城区大气中氮氧化物含量较高，使得压缩空气所含水滴呈酸性，引起环室表面腐蚀、管道内壁腐蚀，使其表面变得粗糙。

       腐蚀产生的氧化铁在一定条件下变干燥时，很容易从管内壁脱落而被气流带到孔板前，这也会对流量示值产生影响。所以在停车检修时，应将这些粉状和块状的垃圾予以清除。

3、脉动流
 

       压缩机和鼓风机出口流体多数包含一定的脉动。例如往复式压缩机，表现为半波脉动，在现场可观察到压缩机和鼓风机的出口压力有明显摆动。
 

▲压缩管道布局

       其中正（定）排量鼓风机出口脉动频率较高，一般有几十赫兹，而往复式压缩机出口脉动频率较低，一般为几赫兹。流动脉动引起差压式流量计、涡街流量计等多种流量计示值偏高，引起浮子式流量计中的浮子上下跳动。

消除和减弱流动脉动对流量计示值影响的常用方法有两个：

       一是在压缩机出口设置一只缓冲罐滤除脉动，而将流量计安装在缓冲后面，实际上往复式压缩机的的系统都是这样设计的；

       二是将流量计安装在远离脉动源的地方，这样可利用工艺管道的气容同其管阻构成低通滤波器衰减脉动。
 

▲FLVJ系列涡街流量计被广泛应用于压缩空气流量计量

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压缩空气的流量应该怎么精确计量呢？西森告诉您：并非所有测量方法或测量仪表都适合压缩空气流量的计量。

       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和流量计。
 

       西森为您介绍以下几种常用的、适合压缩空气的流量计量的流量计。

       1、涡街流量计：涡街流量计的测量主体是非流线型旋涡发生体。当介质以一定速度流过三角柱时，在三角柱体两侧后面产生一个交替排列的旋涡带，称之为“卡门旋涡”。

       由于旋涡发生体两侧交替产生旋涡，于是在发生体两侧产生压力脉冲，从而使检测体产生交变应力，封装在检测探头体内的压电元件在交变应力的作用下，产生与旋涡同频率的交变电荷信号。
 

▲西森技术服务工程师为客户选择合适的测量方案

       经前放大器放大，送至智能流量计算仪进行智能化处理，实现流体瞬时流量、累积流量的显示及流量数据与微机系统的通讯和控制。

涡街流量计的优点：

(1) 结构简单，安装维护方便。
(2) 无内部可动部件，使用寿命长。
(3) 测量精度较高，测量范围较宽。
(4) 压力损失小

局限性：主要是对振动和流体脉动较敏感，对安装有一定的要求，且不适用于低雷诺数的测量。

▲压缩空气计量系统（无补偿或定值补偿）安装示意图

▲压缩空气计量系统（分体式温压双补偿）安装示意图

▲压缩空气计量系统（温压一体化）安装示意图

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很多用户遇到这样的烦恼：我测量的是压缩空气，到底是否需要温度压力补偿呢？

西森为您排忧：

       1.是否需要带温度压力补偿取决于您对测量精度的要求。

       如果您对测量精度要求高，带温度压力补偿是最精确的，如果您要求不高又想节省成本，压力波动不大的话，可不用温度压力补偿。

▲西森技术服务工程师为客户选择合适的测量方案

       2、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，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。

       其局限性主要是压力损失比较大，量程比窄，测量精度较低，安装较复杂，适用于有振动的场合。

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       选择正确的压缩空气流量计首先要了解仪表性能，根据测量精度、稳定性等要求，选择合适的测量方式。

       如要求精度比较高，在振动小的场合，可选用涡街流量计来测量。
 

▲压缩空气应用现场

       如果现场存在振动，可选用差压式流量计（如孔板、V锥、喷嘴等），其次，要考虑安装条件。

       仪表处于管道的位置，前后直管段是否满足要求，管道和仪表是水平安装还是竖直安装，管道周围空间大小是否便于仪表维护等；

       还要考虑到现场的温度对仪表的影响，是否有电磁干扰。最后，从经济方面考虑，如工厂在线监测的流量计选择，则要考虑减少压损，节约能耗；
 

▲压缩空气应用现场

       在大规格的管道上应尽量使用插入式流量计，减少管路安装等，以节约成本。

       另外，应尽可能保证压缩空气的洁净，以免影响测量精度，因此在气体质量不好或者测量小流量时应加装油分离器和水分离器等净化设备。