一、引言
壓縮空氣是企業(yè)單位重要的二次能源、大多由電能或熱能經(jīng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)化而來，壓縮空氣流量是表述空氣壓縮機(jī)功能的重要參數(shù)、也是工業(yè)過程中測(cè)量的重要參數(shù)、跟著空氣壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用、其流量的精確測(cè)量對(duì)于產(chǎn)品升級(jí)、工業(yè)出產(chǎn)過程的控制和監(jiān)測(cè)以及節(jié)能減排都顯得至關(guān)重要、壓縮空氣流量是指在短暫時(shí)刻內(nèi)流過某一流轉(zhuǎn)截面為壓縮空氣數(shù)量與通過時(shí)刻之比。壓縮空氣數(shù)量以體積表明稱為體積流量.以質(zhì)量表明稱為質(zhì)量流量。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)具有壓損低.流量規(guī)模度大、重復(fù)性和高可性.無可動(dòng)部件以及可用于極低氣體流量監(jiān)測(cè)和控制等特點(diǎn).在枯燥壓縮空氣測(cè)量方面的優(yōu)勢(shì)顯著.利于節(jié)約能源及采購成本。
二、工作原理
溫度傳感器測(cè)量管道內(nèi)氣體的溫度,另一個(gè)為速度傳感器,電加熱到高于溫度傳感器測(cè)量得到的溫度,而且堅(jiān)持溫差值穩(wěn)定:當(dāng)氣本流動(dòng)帶走速度傳感器上的熱量時(shí),為堅(jiān)持溫差穩(wěn)定,需求額定的電補(bǔ)償加熱,而這個(gè)補(bǔ)償?shù)碾姽β示藜?xì)和氣體質(zhì)量流量成正比。
Qm=K*△p/Cp*△p*S         (1)
上式中:m為氣體質(zhì)量流量.K為外表系數(shù)穩(wěn)定力.△p為補(bǔ)償?shù)碾姽β示藜?xì)(能夠通過測(cè)量得到).Cp為定壓比熱容(由氣體組分決議)△t為兩探頭間的溫度差穩(wěn)定：S為管道截面積。
三、應(yīng)用狀況
西寧坐落青蔵高原東部、太陽幅射強(qiáng)和晝夜溫差大.1月份ZUI冷月平均氣溫-7.1℃.歷年ZUI低氣溫-24.9℃。在西寧市大通縣城郊.距離西寧市區(qū)30公里氣溫比西寧低1~2℃。公司用的壓縮空氣經(jīng)枯燥處理后.壓力為0.65~0.7MPa,溫度:20-25℃.分兩路供給出產(chǎn)運(yùn)用.第一路用在連續(xù)出產(chǎn)設(shè)備上,不停氣.第二路經(jīng)320m3儲(chǔ)氣罐緩沖后做輸送物料動(dòng)力.每天9:00至15:00用氣。每個(gè)支管上運(yùn)用刺進(jìn)式熱式質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量壓縮空氣的用量.第二路程0~1200Nm3/h.都安裝在室外,運(yùn)用已滿6年。
四、問題發(fā)現(xiàn)
2014年1月發(fā)現(xiàn),第二路的流量計(jì)在不用氣的狀況下.仍顯示有瞬時(shí)流量.ZUI大瞬時(shí)流量達(dá)300Nm3/h.改變狀況見表1。從表中能夠看出,在氣溫ZUI低溫在-15℃以下時(shí).流量計(jì)的零點(diǎn)漂移量隨氣溫降低而增大.ZUI大漂移達(dá)量程的27%,產(chǎn)生較大數(shù)據(jù)偏移的時(shí)刻在夜20點(diǎn)到次日8點(diǎn).在每天氣溫ZUI低點(diǎn)時(shí),漂移量ZUI大:在ZUI低氣溫高于-15℃.漂移并不顯著。跟著氣溫的上升、漂移的數(shù)據(jù)會(huì)逐漸減小,回到允許差錯(cuò)規(guī)模內(nèi)(±2%FS)。
五、形成漂移原因分析
1.運(yùn)行原因。每天完成6小時(shí)的物料運(yùn)送使命后.關(guān)閉用氣設(shè)備進(jìn)口閥門.流量計(jì)上游閥門保持全開位置.儲(chǔ)氣罐進(jìn)出口閥門不關(guān)流量計(jì)零點(diǎn)瞬時(shí)流量在0~200Nm3/h動(dòng)搖,在允許差錯(cuò)范圍內(nèi)。發(fā)現(xiàn)流量計(jì)零點(diǎn)動(dòng)搖超過1000Nm3/h時(shí),對(duì)用氣設(shè)備、管路和儲(chǔ)氣罐進(jìn)查看,未發(fā)現(xiàn)漏氣、關(guān)閉流量計(jì)上游閥門、排空儲(chǔ)氣罐氣體后16小時(shí)內(nèi),髒時(shí)流量仍出現(xiàn)大范圍動(dòng)搖。拆下流量計(jì)查看.測(cè)量探頭潔凈,供電電壓正常.因此排除管路漏氣及電源電壓引起瞬時(shí)流量動(dòng)搖的原因
2.漂移進(jìn)程分析。在當(dāng)日ZUI低氣溫低于-15℃時(shí),因?yàn)闇夭畲蟮奶攸c(diǎn),日ZUI高氣溫在0C左右。流量計(jì)的漂移進(jìn)程從20點(diǎn)今后開始次日8點(diǎn)左右ZUI大。其原因?yàn)樵诋?dāng)日9:00~15:00點(diǎn)為正常供氣時(shí)間,流量計(jì)作業(yè)介質(zhì)溫度20℃.環(huán)境溫度從日ZUI低溫升到ZUI高溫進(jìn)程,因正常供氣、看不出漂移量。供氣結(jié)束后,氣溫從日ZUI高點(diǎn)緩慢下降,此時(shí)管內(nèi)氣體不活動(dòng)、溫度也從20℃逐步下降到-10℃以下到達(dá)流量計(jì)作業(yè)極限溫度以下(介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度簡(jiǎn)直相等),零漂移特別明顯。
3.流量計(jì)原因。正常壞境溫度和介質(zhì)溫度時(shí),從(1)中可知表系數(shù)K穩(wěn)定,管道截面積S.定壓比熱容Cp為常數(shù),△t為兩探頭間的溫度差(穩(wěn)定).Qm與△p成正比。當(dāng)環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度都低于-10℃時(shí),壓縮空氣定壓比熱容會(huì)改變,一些理想氣體的定壓比熱容表及計(jì)算公式如下:
Cp=C0+C1θ+C2θ+C3θK J/(kg. K)         (2)
θ=｛T｝K/1000                      (3)
-20℃(253K)代入(3)式，查表得C0=1.05,C1=-0.365,C2=0.85,C3=-0.39, (3)式成果代入（2）得Cp=1.005;同理求得20℃時(shí)Cp=1.006.可見-20℃到20℃空氣定壓比熱容改變不大.對(duì)流量計(jì)瞬耐流量不影響。
流量計(jì)長時(shí)間作業(yè)于其極限環(huán)境溫度介質(zhì)溫度下時(shí).盡管從作業(yè)原理上并不能形成零點(diǎn)漂移.可是流量計(jì)外殼、探頭及管道散失熱量導(dǎo)致丈量值的改變:隨著補(bǔ)償電路電于元件老化,形成溫度偏移的不到補(bǔ)償:這也能解釋流量計(jì)在前5年同期(1月份)都能正常作業(yè)年零點(diǎn)漂移忽然増大的現(xiàn)象。
六、解決辦法
在不替換流量計(jì)的情況下.將用于運(yùn)送物料的空氣管道經(jīng)過支管.接入不停氣的榜首路管道.使管道內(nèi)有20℃左右的氣體流過.確保介質(zhì)溫度能在流量計(jì)使用范圍內(nèi)、同時(shí)對(duì)流量計(jì)外殼采納保溫措施,誠小低溫帶來的影響,延伸流量計(jì)使用壽命。

七、結(jié)語

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)近年來得到快速發(fā)展.許多廠家都已生產(chǎn)出可用介質(zhì)溫度-20~+250℃.環(huán)境溫度-20~+55℃的流量計(jì)。許多專家學(xué)者都在環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度升高對(duì)丈量帶來的影響進(jìn)行了深入研究.此次把環(huán)境溫度-10℃以下的使用情況進(jìn)行論述,作為使用經(jīng)歷的彌補(bǔ)。