一、引言
如圖1所示,要測(cè)定氣路中流經(jīng)某一裝置(比如粉塵采樣器)的空氣流量大小,可在該裝置與抽氣泵之間串接一只轉(zhuǎn)子流量計(jì)。為了控制和調(diào)節(jié)流量,同時(shí)還在氣路中串接一只流量調(diào)節(jié)閥門(mén)。抽氣泵抽吸的空氣(氣體)流量大小由轉(zhuǎn)子流量計(jì)直接指示。
可是,轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示的流量未必是真實(shí)流量(流量計(jì)本身刻度不準(zhǔn)確另當(dāng)別論)。使用轉(zhuǎn)一子流量計(jì)測(cè)定流雖必須注意:當(dāng)氣流回路中的氣流有脈動(dòng)或流量計(jì)入fI端有抽氣負(fù)壓時(shí),都會(huì)引起流量測(cè)量誤差。
二、脈動(dòng)氣流的流且測(cè)量
用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量空氣流量,必需判明進(jìn)入流量計(jì)的氣流是均勻的穩(wěn)定氣流,還是有振動(dòng)的脈動(dòng)氣流。在氣路中,氣流是否有脈動(dòng)主要決定于抽氣裝置(抽氣泵)。例如,不采取穩(wěn)流措施的隔膜泵,給出的抽吸氣流就是脈動(dòng)氣流。對(duì)于脈動(dòng)氣田流,原則上不能用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量,否則將會(huì)造成嚴(yán)重誤差。圖2示出了無(wú)穩(wěn)流措施的隔膜泵抽氣時(shí)的脈動(dòng)式進(jìn)氣過(guò)程,圖中示出一了脈動(dòng)氣流的峰值、有效值及用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定流量時(shí)的可能指示值。如圖所示,流量指示值偏高于實(shí)際有效值,因而轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量不能代表真實(shí)的進(jìn)氣流量。這種偏高指示的偏離程度視氣流的脈動(dòng)頻率、脈動(dòng)流峰值與最低值之差等多種因素而定。
圖3是用隔膜泵作抽氣裝置并用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流量時(shí),檢測(cè)進(jìn)入采樣裝置的有效流量是否與轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量一致的氣路連接圖。在采樣裝置的入口端連接一只皂膜式流量計(jì),以檢測(cè)進(jìn)入采樣裝置的實(shí)際有效流量。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),如果隔膜泵裝有穩(wěn)流裝置.其抽吸氣流是無(wú)脈動(dòng)的穩(wěn)定氣流,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量與皂膜流量一計(jì)測(cè)得的實(shí)際流量是一致的;反之,轉(zhuǎn)子流量計(jì)總是指示偏高。表1是用兩種隔膜泵抽氣時(shí),轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示流量與實(shí)際流量的對(duì)比。可見(jiàn),用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定脈動(dòng)氣流流量時(shí),其偏高指示誤差幾乎可達(dá)40%。因此,用可能引起氣流脈動(dòng)的抽氣泵作抽氣裝置時(shí),應(yīng)對(duì)抽吸氣流采取穩(wěn)流措施(例如在泵體或氣路中配置緩沖室),使抽吸的氣流變?yōu)榉�(wěn)定氣流以后,才能用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量,這首先是抽氣泵的設(shè)計(jì)者應(yīng)注意的問(wèn)題。另一方面,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用者也要注意判別,不要以為不管什么氣流,只要接上轉(zhuǎn)子流量計(jì)就一定能測(cè)得真實(shí)的流量。
三、有抽氣負(fù)壓時(shí)的流量測(cè)量
在抽氣回路中,即使氣流為穩(wěn)定氣流, 如果流量計(jì)的氣流入口端有抽氣負(fù)壓,即入口端形成了低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的入口氣壓,流量指示值也是不可信的。
先看一個(gè)具體實(shí)例。如圖4所示,將兩只完全相同的轉(zhuǎn)子流量計(jì)同時(shí)串接于氣流回路中,將調(diào)節(jié)流量大小的調(diào)節(jié)閥門(mén)置于轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2)的入口端,啟動(dòng)抽氣泵開(kāi)始抽氣以后,將完全放開(kāi)的調(diào)節(jié)閥門(mén)逐漸關(guān)小,流量將逐漸降低。隨著流量的逐漸降低,前后兩只流量計(jì)指示值的差異逐漸變大,后一只流量計(jì)(2)的指示值總是高于前一只流量計(jì)(1)的指示值(排除一切連接部件間的氣流泄漏),差異可達(dá)50%甚至更高。表2列出了前后兩只流量計(jì)指示值的差異情況。
這里所說(shuō)的流量調(diào)節(jié)閥門(mén)指的是節(jié)流式閥門(mén)(絕大多數(shù)轉(zhuǎn)子流量計(jì)配置的正是這種閥門(mén))。用這種閥門(mén)調(diào)節(jié)流量,靠的是擴(kuò)大或縮小氣路通徑(如圖1所示的那樣),即增大或減小氣路阻力,從而增大或減小閥門(mén)兩端的壓力差。須知,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值是在保證入口壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(和標(biāo)準(zhǔn)溫度)條件下標(biāo)定的,在用節(jié)流式閥門(mén)調(diào)節(jié)流量時(shí),閥門(mén)逐漸關(guān)小,氣路通徑逐漸變小而阻力逐漸增大,閥門(mén)兩端的壓力差也逐漸變大,使得轉(zhuǎn)子流量計(jì)的入口氣壓逐漸低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,于是其指示值逐漸偏離于真實(shí)值。入口氣壓變得越低,流量指示值偏高于真實(shí)值越多。在圖4中,閥門(mén)引起的抽氣負(fù)壓加在后一只流量計(jì)(2)的入口端,因而流量計(jì)(2)的指示值心2是不可信的,它偏高于真實(shí)值;前一只流量計(jì)(l)因入口氣壓直通大氣壓(假定采樣裝置的氣流阻力可忽略),其指示值心1是可信的。
轉(zhuǎn)子流量計(jì)入口端有了抽氣負(fù)壓,使得實(shí)際入口氣壓偏離于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí),其指示值要用下面的公式進(jìn)行修正
式中,Q。表示入口氣壓為標(biāo)準(zhǔn)氣壓p0和標(biāo)準(zhǔn)溫度少。時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)流量; Q表示實(shí)際入口氣壓為p和環(huán)境溫度為量時(shí)流量計(jì)的指示流量。值得注意的是,流量計(jì)生產(chǎn)廠家在流量計(jì)入口端通常都附裝了一只節(jié)流式閥門(mén)供使用者調(diào)節(jié)流量,這種閥門(mén)的開(kāi)大或關(guān)小引起流量計(jì)入口氣壓改變而對(duì)流量指示值的影響,卻沒(méi)有作出說(shuō)明(性意:一些流量計(jì)說(shuō)明書(shū)提到的壓力修正都指的是地理高度引起的氣壓變化修正)。因此,無(wú)論是流量計(jì)本身安裝的還是在氣路中外加了這種調(diào)節(jié)閥門(mén)的,在使用時(shí),都應(yīng)將閥門(mén)引起的入口氣壓變化測(cè)定出來(lái),用修正公式(l)將指示值作修正后才是正確流量。可見(jiàn),流量調(diào)節(jié)閥的使用必須引起足夠注意。
圖5所示的氣流回路可定量觀測(cè)抽氣負(fù)壓對(duì)流量計(jì)指示值引起的測(cè)量誤差。在流量計(jì)入口端裝一只調(diào)節(jié)閥門(mén),啟動(dòng)抽氣泵抽氣,用調(diào)節(jié)閥把轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)到不同的指示值,用串接在氣路入口的煤氣表測(cè)出相應(yīng)的實(shí)際流量(這應(yīng)視作進(jìn)入氣路的正確流量),用壓差計(jì)同時(shí)測(cè)出調(diào)節(jié)閥兩端的壓力差,從而確定轉(zhuǎn)子流量計(jì)的實(shí)際入口氣壓。表3列出了一組觀測(cè)值。
由表3看出,調(diào)節(jié)閥門(mén)置于轉(zhuǎn)子流量計(jì)的入口端,因給流量計(jì)造成了抽氣負(fù)壓,使流量計(jì)入口氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,其指示值與煤氣表測(cè)得的實(shí)際流量相比總是偏高,偏高多少與閥門(mén)的開(kāi)合程度(實(shí)際是氣路阻力大小)引起的抽氣負(fù)壓大小有關(guān)。閥門(mén)關(guān)得越小,引起的抽氣負(fù)壓越大,偏高的誤差越大。當(dāng)用公式(1)作壓力修正后就與煤氣表的測(cè)定值在誤差范圍內(nèi)一致了。
四、結(jié)語(yǔ)
在各類(lèi)需要測(cè)定氣體流量的裝置或設(shè)備中,用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流量,是相當(dāng)廣泛的。但是,使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)須知,由于生產(chǎn)廠或檢測(cè)部門(mén)在刻度或檢測(cè)流量計(jì)時(shí),用的氣流為平穩(wěn)的均勻氣流,氣體壓力與溫度是標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓力和溫度,轉(zhuǎn)子流量計(jì)只有在這樣的條件下使用,其流量指示值才是正確的。如果所測(cè)氣流為脈動(dòng)氣流,其指示值將偏高,其偏高值視氣流的脈動(dòng)情況而定;即使氣流無(wú)脈動(dòng),如果氣路中因某些部件有阻力而造成抽氣負(fù)壓并施加于轉(zhuǎn)子流量計(jì)入口端時(shí),也會(huì)造成流量計(jì)指示值偏高,其數(shù)值大小視入口氣壓的降低程度而定。我國(guó)生產(chǎn)的相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)子流量計(jì),娜在入口端配置了節(jié)流閥用于流量調(diào)節(jié),可這種節(jié)流閥正是引起抽氣負(fù)壓的部件.用戶在使用官時(shí),很容易造成流量測(cè)量誤差。
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