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1、引言
壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，同時(shí)也是具有多種用途的工藝氣源，其應(yīng)用范圍遍及化工、石油、電力、冶金、機(jī)械、紡織、輕工、電子、汽車(chē)制造、食品、醫(yī)藥、生化、國(guó)防、科研等行業(yè)和部門(mén)。壓縮機(jī)作為壓縮氣體的機(jī)械設(shè)備，容積流量是壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)之一，其不僅決定壓縮機(jī)的合格與否，也決定了壓縮機(jī)的能源比耗及能效等級(jí)。
2、常用的壓縮機(jī)流量測(cè)量方法
2. 1 I SA1932噴嘴
這種噴嘴加整流器的測(cè)量裝置由一個(gè)噴嘴和一個(gè)整流器及若干圓的同徑直管段組成。通過(guò)緩器和引管消除測(cè)量時(shí)的壓力波動(dòng)，其測(cè)量精度較高、壓損較少、壽命較長(zhǎng)，測(cè)量后的氣體可以繼續(xù)利用，節(jié)約資源。
2. 2 ASM E噴嘴
該噴嘴因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，在中國(guó)壓縮機(jī)行業(yè)應(yīng)用的，是美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)推薦使用的節(jié)流原件。該噴嘴后的壓縮空氣直接放空排向大氣，既不節(jié)能也不利于貴重氣體及易燃易爆氣體的測(cè)量。但由于噴嘴下游壓力為大氣壓力，工況調(diào)節(jié)較容易，易于穩(wěn)定，具備精度高、重復(fù)性高、流出系數(shù)穩(wěn)定等特點(diǎn)。
2. 3 文丘里噴嘴
文丘里噴嘴是由一個(gè)帶圓形斷面的錐形鉆口，一個(gè)圓柱形喉管和一個(gè)錐形出口構(gòu)成，測(cè)量裝置由噴嘴和整流器以及若干直管段組成，用于測(cè)量臨界流狀態(tài)下空壓機(jī)流量。噴嘴上下游的壓力比需使得氣流在噴嘴喉部達(dá)到音速，*壓力損失小，可用于大流量氣體的測(cè)量，在很寬的流量范圍內(nèi)，它具有更高的度，但由于測(cè)量后氣體同樣排向大氣，同樣不節(jié)能，被測(cè)氣體種類(lèi)也受到限制，此外測(cè)量裝置體積大、較笨重、安裝麻煩、價(jià)格高。
2. 4 流量計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)通過(guò)測(cè)量壓差來(lái)衡量流體流量的大小。用流量計(jì)直接測(cè)量壓縮機(jī)的容積流量，測(cè)量結(jié)果可直接顯示，較直觀。壓縮機(jī)出口設(shè)置一只緩沖罐用于濾除脈動(dòng)，而將流量計(jì)安裝在緩沖罐后面，以消除和減弱流動(dòng)脈動(dòng)對(duì)流量計(jì)示值的影響。
壓縮空氣流量計(jì)依據(jù)流體振動(dòng)頻率與流速有對(duì)應(yīng)關(guān)系的原理工作對(duì)氣體流量測(cè)量。因?yàn)槠鋲簱p小、量程廣、價(jià)格低、示值直觀清晰、能夠?qū)α黧w壓力和溫度參數(shù)自動(dòng)修正等多種優(yōu)點(diǎn)，所以得到的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
2. 5 其它方法
在特定的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，如節(jié)流裝置和流量計(jì)沒(méi)有標(biāo)定或測(cè)量貴重、有毒氣體，可選擇采用充罐法、稱(chēng)瓶法、氣柜法等測(cè)量。這些方法對(duì)溫度、壓力、時(shí)間參數(shù)比較敏感，故測(cè)量誤差比節(jié)流裝置的測(cè)量方式大。
上述方法中2.1~2.3屬于節(jié)流法，通過(guò)在流體管道中安置節(jié)流原件 （ 如孔板、噴嘴 ），根據(jù)能量守恒定律和流動(dòng)連續(xù)性定律，流體經(jīng)過(guò)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，流束將在節(jié)流元件處形成局部收縮，從而使流速增加，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力降，即壓差。流量與壓差成正比，介質(zhì)流動(dòng)的流量越大，產(chǎn)生的壓差就越大。采用節(jié)流元件法對(duì)容積流量的測(cè)量精度相對(duì)高，但其主要缺點(diǎn)是：
（1 ） 節(jié)流元件因加工工藝限制，導(dǎo)致流量的量程范圍受限；
（2 ） 節(jié)流元件幾何尺寸復(fù)雜、檢驗(yàn)難度大，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)需要人工計(jì)算，對(duì)人員要求素質(zhì)高，測(cè)量結(jié)果不直觀 。
3、一種新型測(cè)量法
3. 1 并聯(lián)測(cè)量法介紹
在中國(guó)空壓機(jī)行業(yè)廠中，ASME噴嘴節(jié)流法應(yīng)用。噴嘴的加工工藝限制了噴嘴尺寸，從而限制了流量范圍，其可測(cè)得的流量范圍如表1。
由表1可以看出，ASME噴嘴測(cè)量的空氣流量范圍zui小0.028 m 3 /min，zui大127.723 m 3 /min。本文在基于該種方法的基礎(chǔ)上，提出一種超量程范圍壓縮機(jī)流量測(cè)試的新方法。
當(dāng)壓縮機(jī)的容積流量低于0.028 m 3 /min時(shí)，節(jié)流裝置選取3.18 mm的噴嘴，若直接測(cè)量必然造成測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。若在接入節(jié)流裝置前的管道上開(kāi)設(shè)一個(gè)旁通閥，選擇一個(gè)流量在3.18 mm噴嘴范圍之內(nèi)的空壓機(jī)，與目標(biāo)空壓機(jī)并聯(lián)，共同接入節(jié)流裝置，此時(shí)測(cè)得的容積流量為2臺(tái)空壓機(jī)之和C，再關(guān)掉目標(biāo)空壓機(jī)，測(cè)出并聯(lián)的空壓機(jī)容積流量B，那么所要求的空壓機(jī)流量A=C-B。
同理，當(dāng)壓縮機(jī)的容積流量超出127.723 m 3 /min時(shí)，我們可以采用將2個(gè)節(jié)流裝置并聯(lián)，在壓縮機(jī)排氣口旁通閥上另外接入一個(gè)節(jié)流裝置，通過(guò)分別計(jì)算2個(gè)節(jié)流裝置測(cè)得的流量A和B。疊加值C=A+B，即為目標(biāo)流量值。
ASME噴嘴測(cè)量的空氣流量的精度較高，該方法很好地解決了超量程范圍的空壓機(jī)流量的測(cè)試，以此類(lèi)推。
3. 2 測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果
某公司一臺(tái)銘牌型號(hào)為ABGYUG-0.020/7，公稱(chēng)容積流量0.020 m 3 /min的直聯(lián)便攜式往復(fù)活塞空壓機(jī)，在國(guó)家壓縮機(jī)制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心采用ASME噴嘴節(jié)流的方法對(duì)其經(jīng)行排氣量檢測(cè)。噴嘴采 用 3.18 mm， 并 采 用 一 臺(tái) 已 測(cè) 容 積 流 量 為0.030 m 3 /min的直聯(lián)便攜空壓機(jī)與其并聯(lián)。測(cè)試結(jié)果與壓縮空氣流量計(jì)的示值進(jìn)行比較，結(jié)果如表2。
由此，通過(guò)簡(jiǎn)單的并聯(lián)法，目標(biāo)壓縮機(jī)的容積流量可以測(cè)出，其數(shù)值與高精度的壓縮空氣流量計(jì)所測(cè)結(jié)果相差無(wú)幾，該方法合理利用了現(xiàn)有的ASME噴嘴節(jié)流裝置，保證了流量測(cè)量的度。
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