壓縮空氣流量測量技術詳解
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壓縮空氣作為企事業單位重要的二次能源，其流量測量在生產和管理中具有重要意義。壓縮空氣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，以節約能源和提高設備管理水平，是壓縮空氣流量計量的主要目的。本文將深入探討壓縮空氣流量測量的方法、常用工具及其在不同應用場景下的適用性。
一、壓縮空氣流量測量的重要性
在化工等生產過程中，有一種重要的工藝過程——氧化反應，它是以空氣作原料，和另外某種原料在規定的條件下進行化學反應。空氣質量流量過大和過小，都會對安全生產、產品質量和貴重原料的消耗產生關鍵影響。在這種情況下，空氣流量測量精確度要求特別高，多半還配有自動調節。此外，鍋爐和各種工業爐窯中的燃燒過程，其本質也是氧化反應，對助燃空氣流量的測量，雖然準確度要求不像化工生產中的氧化反應那樣高，但對環境保護和經濟燃燒、節約燃料也有重要意義。
二、壓縮空氣流量測量的主要方法
流量測量方法大致可以歸納為以下四種：
- 差壓式流量測量法：利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號反映流量。節流裝置測量流量是差壓式流量測量法的一種，該方法在壓縮空氣流量測量中使用最為普遍，其精度和穩定性也較好。常用的節流測量裝置有ASME噴嘴測量裝置、ISA1932噴嘴測量裝置、孔板測量裝置和文丘里噴嘴測量裝置。
- 速度式流量測量法：通過直接測量流體流速得出流量。用這種方法制成的儀表如渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計和超聲波流量計等。渦街流量計法是一種利用渦街效應測量氣體流量的方法，該方法主要適用于大管徑、低流速的空氣流動測量，具有測量精度高、穩定性好等優點。超聲波流量計法則是通過檢測超聲波脈沖順流傳播和逆流傳播的速度差來檢測風速大小，從而再結合工況的溫度、壓力等參數計算出氣體的流量。
- 容積式測量法：利用標準小容積連續測量流量。用這種方法制成的儀表如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計和刮板流量計等。
- 質量流量測量法：以測量流體質量流量為目的。用這種方法制成的儀表如熱式質量流量計、科氏質量流量計和沖量式質量流量計等。熱線熱膜流量計法是一種基于熱傳導原理測量氣體流量的方法，該方法主要適用于中小管徑、高流速的空氣流動測量，具有測量精度高、響應速度快等優點。
三、壓縮空氣流量測量的常用工具
- 渦街流量計：結構簡單，安裝維護方便，無內部可動部件，使用壽命長，測量精度較高，測量范圍較寬，壓力損失小。但其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。
- 熱式質量流量計：測量范圍寬，量程比高，對于測量小流量尤其是微小流量具有天然的優勢。直接測出的是氣體的質量流量，可以通過換算得到氣體的體積流量，減少了測量的誤差，提高了測量的精確性。但其對介質的品質和濕度的要求較高，對于一些含有雜質或者含水量大的氣體測量，測量會受到比較明顯的影響。
- 超聲波流量計：測量過程對管道無破損，測量無壓損，對介質無污染，量程范圍較寬，可以雙向測量。但其測量受限于現場不斷變化的工況條件以及各種不同類型的“噪聲”干擾，對于氣體的測量仍處于發展階段，并未有大規模的應用。
四、壓縮空氣流量測量的應用場景
- 壓縮空氣生產端：對于空壓站的流量測量需求比較復雜，通常需要由簡單到復雜逐步分解。對于總氣路的測量，因為管道較粗，流量波動較大，而氣體較為干凈，因此應采用量程范圍較寬、不受流量下限限制的流量計，熱式質量流量計為首選。對于空壓機排氣位置的流量測量，由于此處的壓縮空氣具有溫度高、濕度大、流速高、直管段不足等各種限制，皮托管流量計則比較全面地適合于此處的應用。
- 壓縮空氣運輸端：主要目的是掌握站房出氣后運輸到各個部門的壓縮空氣的分別用量，從而進行壓縮空氣成本的分析和管理。在這些測量位置，一般性的測量要求是管道較粗，流量隨著生產用量的波動而波動較大，因此應根據具體場景選擇合適的測量方法，并采取相應的防護措施，以保證測量結果的準確性和穩定性。
五、結論
壓縮空氣流量測量在生產和管理中具有至關重要的作用。不同的測量方法、測量工具具有各自的優缺點和適用范圍。在實際應用中，需要根據具體場景選擇合適的測量方法，并采取相應的防護措施，以保證測量結果的準確性和穩定性。同時，還需要關注新技術的不斷發展，及時引進和應用先進的測量設備和技術，以提高企業生產效率和能源管理水平。
