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智能壓縮空氣流量計(jì)選型與安裝時(shí)需要注意的問題有哪些
點(diǎn)擊次數(shù)：3046 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 05:07:19
智能壓縮空氣流量計(jì)是根據(jù)卡門渦街原理研究生產(chǎn)的測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。是工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)的主要流量測量儀表之一。
近年來，微電子技術(shù)的發(fā)展，直接推動(dòng)了智能壓縮空氣流量計(jì)的技術(shù)水平日益更新，目前市面上智能壓縮空氣流量計(jì)產(chǎn)品的型號和種類眾多，它有著許多其它流量計(jì)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如精度高、可以輸出數(shù)字信號等。智能壓縮空氣流量計(jì)測量的參數(shù)能長期穩(wěn)定。智能壓縮空氣流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可以適應(yīng)較高的溫度范圍，在-20℃～+250℃溫度區(qū)間中工作無壓力。輸出信號可以有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號，也可采用數(shù)字脈沖信號輸出，方便將信號整合到PLC系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是目前比較先進(jìn)、理想的測量儀器類型。
相比較電磁流量計(jì)，孔板流量計(jì)等 產(chǎn)品，智能壓縮空氣流量計(jì)在工業(yè)應(yīng)用中卻并不如以上所提的儀表普遍，究其中原因并不是由于其技術(shù)和性能指標(biāo)還沒有達(dá)到令人滿意的程度，而是由于用戶在選擇和使用智能壓縮空氣流量計(jì)時(shí)缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)造成的。本文就針對于智能壓縮空氣流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中的選擇方法和安裝要求進(jìn)行說明。
一、智能壓縮空氣流量計(jì)的選擇
智能壓縮空氣流量計(jì)的選用要結(jié)合工藝介質(zhì)的特點(diǎn)、流量計(jì)的性能、經(jīng)濟(jì)性、安裝及環(huán)境等方面來考慮，一般專業(yè)人員都可以做到。本文中重點(diǎn)說明幾點(diǎn)需要特別注意的問題。
根據(jù)所測介質(zhì)情況選擇
1.1根據(jù)測量介質(zhì)進(jìn)行產(chǎn)品的選型
一般智能壓縮空氣流量計(jì)可以測量氣體、液體和蒸汽介質(zhì)的流量，但由于各種介質(zhì)特性千差萬別，傳感器結(jié)構(gòu)形式各種各樣，其適應(yīng)性也不同。壓電應(yīng)力式和電容式智能壓縮空氣流量計(jì)應(yīng)用范圍較廣，但在測低密度和低流速氣體流量時(shí)，由于受到漩渦能量的限制，發(fā)生漩渦不強(qiáng)烈信號低，電容式智能壓縮空氣流量計(jì)由于存在兩個(gè)導(dǎo)壓孔，不易測量贓物介質(zhì)；超聲波式雖然能測量低流速介質(zhì)流量，但對脈動(dòng)較敏感；具體情況如下：
1)對于介質(zhì)中含有粉塵和固體顆粒或懸浮物的流體不宜選用電容智能壓縮空氣流量計(jì)。因?yàn)樵阡鰷u發(fā)生體兩側(cè)有兩個(gè)導(dǎo)壓小孔，容易堵塞，使輸出信號為零。凡是帶有導(dǎo)壓小孔的其它類型的流量計(jì)和電容流量計(jì)具有相似的情況。
2)智能壓縮空氣流量計(jì)雖然抗振性能強(qiáng)，但使用溫度范圍不如電容式和壓電應(yīng)力式寬。一般壓電式智能壓縮空氣流量計(jì)測溫上限不超過300℃。超過時(shí)壓電元件絕緣下降，輸出信號變小，抗干擾能力大大降低；電容式智能壓縮空氣流量計(jì)的測溫上限達(dá)400℃，具有較好的耐高溫性能；而超聲波式智能壓縮空氣流量計(jì)測溫上限不超過200℃，如果被測流量介質(zhì)溫度超過此范圍，則可能損壞超聲波探頭。另外，超聲波智能壓縮空氣流量計(jì)不宜在含有過多氣泡的液體或含雜質(zhì)的液體中測量，因?yàn)橛羞^多氣泡的液體，超聲波不易穿過，可能造成測量上的困難甚至不可能測量。液體中含有雜質(zhì)會(huì)對超聲波起到慢反射或吸收的作用，影響測量的準(zhǔn)確性。
3)智能壓縮空氣流量計(jì)的選擇不僅要考慮被測介質(zhì)的溫度，還要考慮檢修吹掃介質(zhì)的溫度。智能壓縮空氣流量計(jì)的被測介質(zhì)溫度可能是常溫，但是在檢修時(shí)需要用蒸汽吹掃管線，蒸汽的溫度在150℃以上，如果選型時(shí)只考慮到介質(zhì)的溫度而選擇適用溫度范圍低的智能壓縮空氣流量計(jì)，在檢修吹掃管線時(shí)，就有可能損壞敏感元件。
4)在使用狀態(tài)下，如果被測介質(zhì)有明顯的脈動(dòng)，則不宜選擇超聲波智能壓縮空氣流量計(jì)。因?yàn)槌暡?strong>智能壓縮空氣流量計(jì)對小流量敏感度很高，在這種場合使用，會(huì)使輸出信號不穩(wěn)定甚至失真。
5)在液體中混有大量氣泡的場合，不宜選用各種智能壓縮空氣流量計(jì)。
1.2 根據(jù)抗管道和流體振動(dòng)情況進(jìn)行產(chǎn)品選擇
智能壓縮空氣流量計(jì)是根據(jù)在流體管道中設(shè)置阻力體來產(chǎn)生漩渦，檢測漩渦的頻率來測流量的。在工業(yè)生產(chǎn)中，振動(dòng)是普遍存在和不可避免的，一般的工業(yè)振動(dòng)頻率大都在幾赫到幾千赫，智能壓縮空氣流量計(jì)的漩渦頻率正好落在這個(gè)范圍之內(nèi)，如果安裝智能壓縮空氣流量計(jì)的管道和流體發(fā)生振動(dòng)，勢必對智能壓縮空氣流量計(jì)的測量造成影響，所以智能壓縮空氣流量計(jì)必須有抗振補(bǔ)償功能。
常用的智能壓縮空氣流量計(jì)有電容式、壓電應(yīng)力式、超聲波式等種類，目前市場上這幾種都有著較好的抗振能力，其中電容式、壓電應(yīng)力式只能抗二維震動(dòng)，即對振動(dòng)方向在縱向(順流向)或與漩渦發(fā)生體軸線平行的方向振動(dòng)，具有抗振能力，基本可以消除，但對抗橫向(與漩渦升力方向一致)振動(dòng)能力很弱，而超聲波式具有抗三維振動(dòng)能力。因此在一般場合，振動(dòng)加速度小于1g，振動(dòng)頻率小于500Hz、振幅小于2.1mm(用手摸有較強(qiáng)烈的振感，有握不住的感覺)，三種流量計(jì)都可以滿足要求，但在振動(dòng)特別強(qiáng)烈的場合，或有升力方向振動(dòng)的場合，選用超聲波流量計(jì)比較合適。
二、智能壓縮空氣流量計(jì)的安裝
智能壓縮空氣流量計(jì)的安裝要考慮流量計(jì)的定位、液體流向、上下游直觀段的長度、配管直徑、環(huán)境影響(溫度、電磁輻射、腐蝕)、振動(dòng)、閥門的安裝、管道支撐等因素。一般要求流量口徑和配管直徑一致且同心，上游直管段長度通常取決于上游阻力件(縮管、擴(kuò)管、彎頭、閥門)形式，一般上游直管段長度要保證20D，下游5D(其中D為管道直徑)。當(dāng)上游阻力件為閥門或截止閥時(shí)，必須保證上游直管段的長度不少于40D。流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要避開高溫、腐蝕、電磁輻射、振源，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)還應(yīng)考慮加支撐以減少振幅的影響。在把智能壓縮空氣流量計(jì)用于控制回路測量時(shí)，推薦把流量計(jì)裝在調(diào)節(jié)閥的下游。
通常為了避免振動(dòng)或一些不可預(yù)知的原因，在流量計(jì)上游安裝節(jié)流圈、膨脹段或儲(chǔ)罐，以部分吸收流體的振動(dòng)和沖擊，這在控制回路中尤為重要。如果預(yù)知某一方向的振動(dòng)后，應(yīng)避免智能壓縮空氣流量計(jì)安裝在漩渦升力方向與振動(dòng)方向一致的地方。
超聲波智能壓縮空氣流量計(jì)處于水平管道安裝時(shí)，應(yīng)使超聲波探頭處在水平管道兩側(cè)的中間位置(即漩渦發(fā)生體處于上下垂直的位置)。這樣做在于氣泡易聚集在管道的上方，大的異物則沿管道底部流動(dòng)，它們都將妨礙超聲波穿過，按上述方式安裝，則有效避免了以上現(xiàn)象，給測量帶來好處。
保證管道內(nèi)徑與流量計(jì)口徑相同是制造廠家對用戶使用流量計(jì)的基本要求。但在實(shí)際使用中表明，由于國外制造廠家流量計(jì)口徑標(biāo)準(zhǔn)不一，其標(biāo)準(zhǔn)的管道內(nèi)徑與我國國標(biāo)管道內(nèi)徑在同一公稱通徑下存在差異。另外，工程通徑相同時(shí)，由于壓力等級要求不一樣，管子的壁厚也不一樣。用戶在選擇和安裝使用智能壓縮空氣流量計(jì)時(shí)常常忽視管道匹配的問題，因而容易造成附加誤差。
三、本文結(jié)語
智能壓縮空氣流量計(jì)在工程使用中所暴露和遇到的某些問題，使各生產(chǎn)廠家發(fā)展更為實(shí)用和完美的智能壓縮空氣流量計(jì)。
目前，隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的發(fā)展，智能壓縮空氣流量計(jì)也在不斷發(fā)展中。但是，由于所處環(huán)境、工藝介質(zhì)及管路系統(tǒng)等的復(fù)雜性，決定了真正應(yīng)用好智能壓縮空氣流量計(jì)，還需要廣大用戶在實(shí)踐中不斷摸索。相信隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，新一代的智能壓縮空氣流量計(jì)將具有更加優(yōu)越的性能，在流量測量中占有更廣闊的領(lǐng)域。
近年來，微電子技術(shù)的發(fā)展，直接推動(dòng)了智能壓縮空氣流量計(jì)的技術(shù)水平日益更新，目前市面上智能壓縮空氣流量計(jì)產(chǎn)品的型號和種類眾多，它有著許多其它流量計(jì)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如精度高、可以輸出數(shù)字信號等。智能壓縮空氣流量計(jì)測量的參數(shù)能長期穩(wěn)定。智能壓縮空氣流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可以適應(yīng)較高的溫度范圍，在-20℃～+250℃溫度區(qū)間中工作無壓力。輸出信號可以有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號，也可采用數(shù)字脈沖信號輸出，方便將信號整合到PLC系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是目前比較先進(jìn)、理想的測量儀器類型。
相比較電磁流量計(jì)，孔板流量計(jì)等 產(chǎn)品，智能壓縮空氣流量計(jì)在工業(yè)應(yīng)用中卻并不如以上所提的儀表普遍，究其中原因并不是由于其技術(shù)和性能指標(biāo)還沒有達(dá)到令人滿意的程度，而是由于用戶在選擇和使用智能壓縮空氣流量計(jì)時(shí)缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)造成的。本文就針對于智能壓縮空氣流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中的選擇方法和安裝要求進(jìn)行說明。
一、智能壓縮空氣流量計(jì)的選擇
智能壓縮空氣流量計(jì)的選用要結(jié)合工藝介質(zhì)的特點(diǎn)、流量計(jì)的性能、經(jīng)濟(jì)性、安裝及環(huán)境等方面來考慮，一般專業(yè)人員都可以做到。本文中重點(diǎn)說明幾點(diǎn)需要特別注意的問題。
根據(jù)所測介質(zhì)情況選擇
1.1根據(jù)測量介質(zhì)進(jìn)行產(chǎn)品的選型
一般智能壓縮空氣流量計(jì)可以測量氣體、液體和蒸汽介質(zhì)的流量，但由于各種介質(zhì)特性千差萬別，傳感器結(jié)構(gòu)形式各種各樣，其適應(yīng)性也不同。壓電應(yīng)力式和電容式智能壓縮空氣流量計(jì)應(yīng)用范圍較廣，但在測低密度和低流速氣體流量時(shí)，由于受到漩渦能量的限制，發(fā)生漩渦不強(qiáng)烈信號低，電容式智能壓縮空氣流量計(jì)由于存在兩個(gè)導(dǎo)壓孔，不易測量贓物介質(zhì)；超聲波式雖然能測量低流速介質(zhì)流量，但對脈動(dòng)較敏感；具體情況如下：
1)對于介質(zhì)中含有粉塵和固體顆粒或懸浮物的流體不宜選用電容智能壓縮空氣流量計(jì)。因?yàn)樵阡鰷u發(fā)生體兩側(cè)有兩個(gè)導(dǎo)壓小孔，容易堵塞，使輸出信號為零。凡是帶有導(dǎo)壓小孔的其它類型的流量計(jì)和電容流量計(jì)具有相似的情況。
2)智能壓縮空氣流量計(jì)雖然抗振性能強(qiáng)，但使用溫度范圍不如電容式和壓電應(yīng)力式寬。一般壓電式智能壓縮空氣流量計(jì)測溫上限不超過300℃。超過時(shí)壓電元件絕緣下降，輸出信號變小，抗干擾能力大大降低；電容式智能壓縮空氣流量計(jì)的測溫上限達(dá)400℃，具有較好的耐高溫性能；而超聲波式智能壓縮空氣流量計(jì)測溫上限不超過200℃，如果被測流量介質(zhì)溫度超過此范圍，則可能損壞超聲波探頭。另外，超聲波智能壓縮空氣流量計(jì)不宜在含有過多氣泡的液體或含雜質(zhì)的液體中測量，因?yàn)橛羞^多氣泡的液體，超聲波不易穿過，可能造成測量上的困難甚至不可能測量。液體中含有雜質(zhì)會(huì)對超聲波起到慢反射或吸收的作用，影響測量的準(zhǔn)確性。
3)智能壓縮空氣流量計(jì)的選擇不僅要考慮被測介質(zhì)的溫度，還要考慮檢修吹掃介質(zhì)的溫度。智能壓縮空氣流量計(jì)的被測介質(zhì)溫度可能是常溫，但是在檢修時(shí)需要用蒸汽吹掃管線，蒸汽的溫度在150℃以上，如果選型時(shí)只考慮到介質(zhì)的溫度而選擇適用溫度范圍低的智能壓縮空氣流量計(jì)，在檢修吹掃管線時(shí)，就有可能損壞敏感元件。
4)在使用狀態(tài)下，如果被測介質(zhì)有明顯的脈動(dòng)，則不宜選擇超聲波智能壓縮空氣流量計(jì)。因?yàn)槌暡?strong>智能壓縮空氣流量計(jì)對小流量敏感度很高，在這種場合使用，會(huì)使輸出信號不穩(wěn)定甚至失真。
5)在液體中混有大量氣泡的場合，不宜選用各種智能壓縮空氣流量計(jì)。
1.2 根據(jù)抗管道和流體振動(dòng)情況進(jìn)行產(chǎn)品選擇
智能壓縮空氣流量計(jì)是根據(jù)在流體管道中設(shè)置阻力體來產(chǎn)生漩渦，檢測漩渦的頻率來測流量的。在工業(yè)生產(chǎn)中，振動(dòng)是普遍存在和不可避免的，一般的工業(yè)振動(dòng)頻率大都在幾赫到幾千赫，智能壓縮空氣流量計(jì)的漩渦頻率正好落在這個(gè)范圍之內(nèi)，如果安裝智能壓縮空氣流量計(jì)的管道和流體發(fā)生振動(dòng)，勢必對智能壓縮空氣流量計(jì)的測量造成影響，所以智能壓縮空氣流量計(jì)必須有抗振補(bǔ)償功能。
常用的智能壓縮空氣流量計(jì)有電容式、壓電應(yīng)力式、超聲波式等種類，目前市場上這幾種都有著較好的抗振能力，其中電容式、壓電應(yīng)力式只能抗二維震動(dòng)，即對振動(dòng)方向在縱向(順流向)或與漩渦發(fā)生體軸線平行的方向振動(dòng)，具有抗振能力，基本可以消除，但對抗橫向(與漩渦升力方向一致)振動(dòng)能力很弱，而超聲波式具有抗三維振動(dòng)能力。因此在一般場合，振動(dòng)加速度小于1g，振動(dòng)頻率小于500Hz、振幅小于2.1mm(用手摸有較強(qiáng)烈的振感，有握不住的感覺)，三種流量計(jì)都可以滿足要求，但在振動(dòng)特別強(qiáng)烈的場合，或有升力方向振動(dòng)的場合，選用超聲波流量計(jì)比較合適。
二、智能壓縮空氣流量計(jì)的安裝
智能壓縮空氣流量計(jì)的安裝要考慮流量計(jì)的定位、液體流向、上下游直觀段的長度、配管直徑、環(huán)境影響(溫度、電磁輻射、腐蝕)、振動(dòng)、閥門的安裝、管道支撐等因素。一般要求流量口徑和配管直徑一致且同心，上游直管段長度通常取決于上游阻力件(縮管、擴(kuò)管、彎頭、閥門)形式，一般上游直管段長度要保證20D，下游5D(其中D為管道直徑)。當(dāng)上游阻力件為閥門或截止閥時(shí)，必須保證上游直管段的長度不少于40D。流量計(jì)的安裝地點(diǎn)要避開高溫、腐蝕、電磁輻射、振源，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)烈時(shí)還應(yīng)考慮加支撐以減少振幅的影響。在把智能壓縮空氣流量計(jì)用于控制回路測量時(shí)，推薦把流量計(jì)裝在調(diào)節(jié)閥的下游。
通常為了避免振動(dòng)或一些不可預(yù)知的原因，在流量計(jì)上游安裝節(jié)流圈、膨脹段或儲(chǔ)罐，以部分吸收流體的振動(dòng)和沖擊，這在控制回路中尤為重要。如果預(yù)知某一方向的振動(dòng)后，應(yīng)避免智能壓縮空氣流量計(jì)安裝在漩渦升力方向與振動(dòng)方向一致的地方。
超聲波智能壓縮空氣流量計(jì)處于水平管道安裝時(shí)，應(yīng)使超聲波探頭處在水平管道兩側(cè)的中間位置(即漩渦發(fā)生體處于上下垂直的位置)。這樣做在于氣泡易聚集在管道的上方，大的異物則沿管道底部流動(dòng)，它們都將妨礙超聲波穿過，按上述方式安裝，則有效避免了以上現(xiàn)象，給測量帶來好處。
保證管道內(nèi)徑與流量計(jì)口徑相同是制造廠家對用戶使用流量計(jì)的基本要求。但在實(shí)際使用中表明，由于國外制造廠家流量計(jì)口徑標(biāo)準(zhǔn)不一，其標(biāo)準(zhǔn)的管道內(nèi)徑與我國國標(biāo)管道內(nèi)徑在同一公稱通徑下存在差異。另外，工程通徑相同時(shí)，由于壓力等級要求不一樣，管子的壁厚也不一樣。用戶在選擇和安裝使用智能壓縮空氣流量計(jì)時(shí)常常忽視管道匹配的問題，因而容易造成附加誤差。
三、本文結(jié)語
智能壓縮空氣流量計(jì)在工程使用中所暴露和遇到的某些問題，使各生產(chǎn)廠家發(fā)展更為實(shí)用和完美的智能壓縮空氣流量計(jì)。
目前，隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的發(fā)展，智能壓縮空氣流量計(jì)也在不斷發(fā)展中。但是，由于所處環(huán)境、工藝介質(zhì)及管路系統(tǒng)等的復(fù)雜性，決定了真正應(yīng)用好智能壓縮空氣流量計(jì)，還需要廣大用戶在實(shí)踐中不斷摸索。相信隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，新一代的智能壓縮空氣流量計(jì)將具有更加優(yōu)越的性能，在流量測量中占有更廣闊的領(lǐng)域。