一、引言
如圖1所示,要測定氣路中流經某一裝置(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子流量計。為了控制和調節流量,同時還在氣路中串接一只流量調節閥門。抽氣泵抽吸的空氣(氣體)流量大小由轉子流量計直接指示。
可是,轉子流量計指示的流量未必是真實流量(流量計本身刻度不準確另當別論)。使用轉一子流量計測定流雖必須注意:當氣流回路中的氣流有脈動或流量計入fI端有抽氣負壓時,都會引起流量測量誤差。
二、脈動氣流的流且測量
用轉子流量計測量空氣流量,必需判明進入流量計的氣流是均勻的穩定氣流,還是有振動的脈動氣流。在氣路中,氣流是否有脈動主要決定于抽氣裝置(抽氣泵)。例如,不采取穩流措施的隔膜泵,給出的抽吸氣流就是脈動氣流。對于脈動氣田流,原則上不能用轉子流量計測量,否則將會造成嚴重誤差。圖2示出了無穩流措施的隔膜泵抽氣時的脈動式進氣過程,圖中示出一了脈動氣流的峰值、有效值及用轉子流量計測定流量時的可能指示值。如圖所示,流量指示值偏高于實際有效值,因而轉子流量計的指示流量不能代表真實的進氣流量。這種偏高指示的偏離程度視氣流的脈動頻率、脈動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子流量計測量流量時,檢測進入采樣裝置的有效流量是否與轉子流量計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,以檢測進入采樣裝置的實際有效流量。檢測中發現,如果隔膜泵裝有穩流裝置.其抽吸氣流是無脈動的穩定氣流,轉子流量計的指示流量與皂膜流量一計測得的實際流量是一致的;反之,轉子流量計總是指示偏高。表1是用兩種隔膜泵抽氣時,轉子流量計的指示流量與實際流量的對比。可見,用轉子流量計測定脈動氣流流量時,其偏高指示誤差幾乎可達40%。因此,用可能引起氣流脈動的抽氣泵作抽氣裝置時,應對抽吸氣流采取穩流措施(例如在泵體或氣路中配置緩沖室),使抽吸的氣流變為穩定氣流以后,才能用轉子流量計測量,這首先是抽氣泵的設計者應注意的問題。另一方面,轉子流量計的使用者也要注意判別,不要以為不管什么氣流,只要接上轉子流量計就一定能測得真實的流量。
三、有抽氣負壓時的流量測量
在抽氣回路中,即使氣流為穩定氣流, 如果流量計的氣流入口端有抽氣負壓,即入口端形成了低于標準大氣壓的入口氣壓,流量指示值也是不可信的。
先看一個具體實例。如圖4所示,將兩只完全相同的轉子流量計同時串接于氣流回路中,將調節流量大小的調節閥門置于轉子流量計(2)的入口端,啟動抽氣泵開始抽氣以后,將完全放開的調節閥門逐漸關小,流量將逐漸降低。隨著流量的逐漸降低,前后兩只流量計指示值的差異逐漸變大,后一只流量計(2)的指示值總是高于前一只流量計(1)的指示值(排除一切連接部件間的氣流泄漏),差異可達50%甚至更高。表2列出了前后兩只流量計指示值的差異情況。
這里所說的流量調節閥門指的是節流式閥門(絕大多數轉子流量計配置的正是這種閥門)。用這種閥門調節流量,靠的是擴大或縮小氣路通徑(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兩端的壓力差。須知,轉子流量計的指示值是在保證入口壓力為標準大氣壓(和標準溫度)條件下標定的,在用節流式閥門調節流量時,閥門逐漸關小,氣路通徑逐漸變小而阻力逐漸增大,閥門兩端的壓力差也逐漸變大,使得轉子流量計的入口氣壓逐漸低于標準大氣壓,于是其指示值逐漸偏離于真實值。入口氣壓變得越低,流量指示值偏高于真實值越多。在圖4中,閥門引起的抽氣負壓加在后一只流量計(2)的入口端,因而流量計(2)的指示值心2是不可信的,它偏高于真實值;前一只流量計(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。
轉子流量計入口端有了抽氣負壓,使得實際入口氣壓偏離于標準大氣壓時,其指示值要用下面的公式進行修正
式中,Q。表示入口氣壓為標準氣壓p0和標準溫度少。時的標準流量; Q表示實際入口氣壓為p和環境溫度為量時流量計的指示流量。值得注意的是,流量計生產廠家在流量計入口端通常都附裝了一只節流式閥門供使用者調節流量,這種閥門的開大或關小引起流量計入口氣壓改變而對流量指示值的影響,卻沒有作出說明(性意:一些流量計說明書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,無論是流量計本身安裝的還是在氣路中外加了這種調節閥門的,在使用時,都應將閥門引起的入口氣壓變化測定出來,用修正公式(l)將指示值作修正后才是正確流量。可見,流量調節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抽氣負壓對流量計指示值引起的測量誤差。在流量計入口端裝一只調節閥門,啟動抽氣泵抽氣,用調節閥把轉子流量計調到不同的指示值,用串接在氣路入口的煤氣表測出相應的實際流量(這應視作進入氣路的正確流量),用壓差計同時測出調節閥兩端的壓力差,從而確定轉子流量計的實際入口氣壓。表3列出了一組觀測值。
由表3看出,調節閥門置于轉子流量計的入口端,因給流量計造成了抽氣負壓,使流量計入口氣壓低于標準大氣壓,其指示值與煤氣表測得的實際流量相比總是偏高,偏高多少與閥門的開合程度(實際是氣路阻力大小)引起的抽氣負壓大小有關。閥門關得越小,引起的抽氣負壓越大,偏高的誤差越大。當用公式(1)作壓力修正后就與煤氣表的測定值在誤差范圍內一致了。
四、結語
在各類需要測定氣體流量的裝置或設備中,用轉子流量計測量流量,是相當廣泛的。但是,使用轉子流量計須知,由于生產廠或檢測部門在刻度或檢測流量計時,用的氣流為平穩的均勻氣流,氣體壓力與溫度是標準的大氣壓力和溫度,轉子流量計只有在這樣的條件下使用,其流量指示值才是正確的。如果所測氣流為脈動氣流,其指示值將偏高,其偏高值視氣流的脈動情況而定;即使氣流無脈動,如果氣路中因某些部件有阻力而造成抽氣負壓并施加于轉子流量計入口端時,也會造成流量計指示值偏高,其數值大小視入口氣壓的降低程度而定。我國生產的相當一部分轉子流量計,在入口端配置了節流閥用于流量調節,可這種節流閥正是引起抽氣負壓的部件.用戶在使用官時,很容易造成流量測量誤差。
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