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  转子流量计测量气体问题分析
发布时间:2017-11-16

一、引言
  如图1所示,要测定气路中流经某一装置(比如粉尘采样器)的空气流量大小,可在该装置与抽气泵之间串接一只转子流量计。为了控制和调节流量,同时还在气路中串接一只流量调节阀门。抽气泵抽吸的空气(气体)流量大小由转子流量计直接指示。

  可是,转子流量计指示的流量未必是真实流量(流量计本身刻度不准确另当别论)。使用转一子流量计测定流虽必须注意:当气流回路中的气流有脉动或流量计入fI端有抽气负压时,都会引起流量测量误差。
二、脉动气流的流且测量
  用转子流量计测量空气流量,必需判明进入流量计的气流是均匀的稳定气流,还是有振动的脉动气流。在气路中,气流是否有脉动主要决定于抽气装置(抽气泵)。例如,不采取稳流措施的隔膜泵,给出的抽吸气流就是脉动气流。对于脉动气田流,原则上不能用转子流量计测量,否则将会造成严重误差。图2示出了无稳流措施的隔膜泵抽气时的脉动式进气过程,图中示出一了脉动气流的峰值、有效值及用转子流量计测定流量时的可能指示值。如图所示,流量指示值偏高于实际有效值,因而转子流量计的指示流量不能代表真实的进气流量。这种偏高指示的偏离程度视气流的脉动频率、脉动流峰值与最低值之差等多种因素而定。

  图3是用隔膜泵作抽气装置并用转子流量计测量流量时,检测进入采样装置的有效流量是否与转子流量计的指示流量一致的气路连接图。在采样装置的入口端连接一只皂膜式流量计,以检测进入采样装置的实际有效流量。检测中发现,如果隔膜泵装有稳流装置.其抽吸气流是无脉动的稳定气流,转子流量计的指示流量与皂膜流量一计测得的实际流量是一致的;反之,转子流量计总是指示偏高。表1是用两种隔膜泵抽气时,转子流量计的指示流量与实际流量的对比。可见,用转子流量计测定脉动气流流量时,其偏高指示误差几乎可达40%。因此,用可能引起气流脉动的抽气泵作抽气装置时,应对抽吸气流采取稳流措施(例如在泵体或气路中配置缓冲室),使抽吸的气流变为稳定气流以后,才能用转子流量计测量,这首先是抽气泵的设计者应注意的问题。另一方面,转子流量计的使用者也要注意判别,不要以为不管什么气流,只要接上转子流量计就一定能测得真实的流量。


三、有抽气负压时的流量测量
  在抽气回路中,即使气流为稳定气流, 如果流量计的气流入口端有抽气负压,即入口端形成了低于标准大气压的入口气压,流量指示值也是不可信的。
  先看一个具体实例。如图4所示,将两只完全相同的转子流量计同时串接于气流回路中,将调节流量大小的调节阀门置于转子流量计(2)的入口端,启动抽气泵开始抽气以后,将完全放开的调节阀门逐渐关小,流量将逐渐降低。随着流量的逐渐降低,前后两只流量计指示值的差异逐渐变大,后一只流量计(2)的指示值总是高于前一只流量计(1)的指示值(排除一切连接部件间的气流泄漏),差异可达50%甚至更高。表2列出了前后两只流量计指示值的差异情况。


  这里所说的流量调节阀门指的是节流式阀门(绝大多数转子流量计配置的正是这种阀门)。用这种阀门调节流量,靠的是扩大或缩小气路通径(如图1所示的那样),即增大或减小气路阻力,从而增大或减小阀门两端的压力差。须知,转子流量计的指示值是在保证入口压力为标准大气压(和标准温度)条件下标定的,在用节流式阀门调节流量时,阀门逐渐关小,气路通径逐渐变小而阻力逐渐增大,阀门两端的压力差也逐渐变大,使得转子流量计的入口气压逐渐低于标准大气压,于是其指示值逐渐偏离于真实值。入口气压变得越低,流量指示值偏高于真实值越多。在图4中,阀门引起的抽气负压加在后一只流量计(2)的入口端,因而流量计(2)的指示值心2是不可信的,它偏高于真实值;前一只流量计(l)因入口气压直通大气压(假定采样装置的气流阻力可忽略),其指示值心1是可信的。
  转子流量计入口端有了抽气负压,使得实际入口气压偏离于标准大气压时,其指示值要用下面的公式进行修正

  式中,Q。表示入口气压为标准气压p0和标准温度少。时的标准流量; Q表示实际入口气压为p和环境温度为量时流量计的指示流量。值得注意的是,流量计生产厂家在流量计入口端通常都附装了一只节流式阀门供使用者调节流量,这种阀门的开大或关小引起流量计入口气压改变而对流量指示值的影响,却没有作出说明(性意:一些流量计说明书提到的压力修正都指的是地理高度引起的气压变化修正)。因此,无论是流量计本身安装的还是在气路中外加了这种调节阀门的,在使用时,都应将阀门引起的入口气压变化测定出来,用修正公式(l)将指示值作修正后才是正确流量。可见,流量调节阀的使用必须引起足够注意。

  图5所示的气流回路可定量观测抽气负压对流量计指示值引起的测量误差。在流量计入口端装一只调节阀门,启动抽气泵抽气,用调节阀把转子流量计调到不同的指示值,用串接在气路入口的煤气表测出相应的实际流量(这应视作进入气路的正确流量),用压差计同时测出调节阀两端的压力差,从而确定转子流量计的实际入口气压。表3列出了一组观测值。
  由表3看出,调节阀门置于转子流量计的入口端,因给流量计造成了抽气负压,使流量计入口气压低于标准大气压,其指示值与煤气表测得的实际流量相比总是偏高,偏高多少与阀门的开合程度(实际是气路阻力大小)引起的抽气负压大小有关。阀门关得越小,引起的抽气负压越大,偏高的误差越大。当用公式(1)作压力修正后就与煤气表的测定值在误差范围内一致了。

四、结语
  在各类需要测定气体流量的装置或设备中,用转子流量计测量流量,是相当广泛的。但是,使用转子流量计须知,由于生产厂或检测部门在刻度或检测流量计时,用的气流为平稳的均匀气流,气体压力与温度是标准的大气压力和温度,转子流量计只有在这样的条件下使用,其流量指示值才是正确的。如果所测气流为脉动气流,其指示值将偏高,其偏高值视气流的脉动情况而定;即使气流无脉动,如果气路中因某些部件有阻力而造成抽气负压并施加于转子流量计入口端时,也会造成流量计指示值偏高,其数值大小视入口气压的降低程度而定。我国生产的相当一部分转子流量计,娜在入口端配置了节流阀用于流量调节,可这种节流阀正是引起抽气负压的部件.用户在使用官时,很容易造成流量测量误差。

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