0引言
氣體壓(yā)縮機是壓(yā)縮氣體的機械(xiè)設備。氣體(tǐ)壓縮(suō)機排氣(qì)量的檢(jiǎn)測是壓縮機性(xìng)能檢測中重要的檢測(cè)技術(shù)之(zhī)一。壓(yā)縮機(jī)排氣量的實(shí)測數據(jù)決定着壓(yā)縮機的合(hé)格(gé)與(yǔ)否,決(jué)定着壓縮機的能效等級,即決(jué)定着壓縮機的能源比耗。
現在(zài)國際上(shàng)通(tōng)用的(de)壓縮機性能試(shì)驗方(fāng)法"給(gěi)出了(le)檢測(cè)在不同海拔地區,不(bú)同使用溫度(dù)運(yùn)行的(de)壓縮機的排氣量、功(gōng)率和比功(gōng)率的試驗方法(fǎ)。我國(guó)也根據該國際标準,編制(zhì)了相應的國家(jiā)标準口。這(zhè)兩個标準(zhǔn)除了介紹(shào)功率(lǜ)、比功率測量(liàng)之外,排(pái)氣量(liàng)測量方法(fǎ)是重(zhòng)要的内容。國際标準iso1217和(hé)我(wǒ)國國家标準(zhǔn)gb/t3853的實施(shī)極大方便了國内外壓縮(suō)機制(zhì)造商和壓(yā)縮機(jī)用戶之(zhī)間的對(duì)壓縮機産品性(xìng)能的(de)評定。
1常用(yòng)的排氣量(liàng)測量方法(fǎ)
國際标準(zhǔn)和中國國家标(biāo)準中(zhōng)雖然介紹(shào)了各種排氣量(liàng)的測(cè)量(liàng)方法,但(dàn)并沒有介紹各種排氣量(liàng)測量方法的優缺點及(jí)應用(yòng)場合。從(cóng)而造成許多壓縮機制造(zào)商和(hé)用戶沒(méi)有根據(jù)所測(cè)壓(yā)縮機的(de)特點選用合适(shì)的排(pái)氣量測量(liàng)方法(fǎ)。
壓縮(suō)機排(pái)氣量(liàng)測量方法(fǎ)種類(lèi)繁多,常見(jiàn)的測量方法分(fèn)爲節流法(fǎ)及(jí)充(chōng)氣法。
1.1節流法
節(jiē)流法是在流體管道(dào)中(zhōng)放置孔闆、噴嘴等(děng)節流(liú)元件(jiàn),流體(tǐ)流(liú)過節流元(yuán)件時會在節流元(yuán)件兩(liǎng)側産生壓差。流(liú)體的(de)流(liú)量與節(jiē)流元件兩端壓(yā)差成正比(bǐ)。也就(jiù)是說通過測量(liàng)壓差的大小，可以得出流(liú)量的大小(xiǎo)田。
1)isa1932噴嘴
這(zhè)種噴嘴要求在(zài)噴嘴(zuǐ)前(qián)後有相(xiàng)應的(de)整流裝置(zhì)。這種裝置(zhì)的大(dà)好處是測(cè)量(liàng)的氣體不用放空(kōng)，沒有浪(làng)費(fèi)壓縮空氣(qì)。
2)asme噴嘴
asme噴嘴(zuǐ)是美國機械工(gōng)程師學(xué)會所推(tuī)薦使(shǐ)用(yòng)的(de)節流(liú)元件。由于(yú)中國最早的壓(yā)縮機(jī)試驗(yàn)方法(fǎ)标準(zhǔn)時參照asme ptc9進(jìn)行制(zhì)定的(de)。所以(yǐ)asme噴嘴(zuǐ)在中(zhōng)國各壓縮機制造單位得(dé)到了廣泛(fàn)的應(yīng)用。該噴嘴也同(tóng)樣要求管(guǎn)路具有整(zhěng)流裝置。但由于該噴(pēn)嘴後(hòu)面(miàn)直(zhí)接(jiē)将空氣(qì)排向大氣,故下遊壓力爲(wèi)大氣(qì)壓，測(cè)量工況易(yì)于穩(wěn)定(dìng)。同樣,由(yóu)于直接将被測氣體(tǐ)直接排向(xiàng)大氣(qì),一(yī)-是(shì)浪費(fèi)了壓縮(suō)氣(qì)體、而(ér)是不(bú)适(shì)用(yòng)于貴(guì)重氣體或易燃(rán)易爆有毒氣(qì)體的測量。
3)文丘裏噴嘴
文(wén)丘裏噴(pēn)嘴與(yǔ)asme噴(pēn)嘴(zuǐ)的共(gòng)同之處(chù)都是将被測氣體直接(jiē)排向大(dà)氣(qì)。測量工況易于穩定。同樣也具(jù)有浪費壓縮氣體及(jí)不适(shì)用于貴(guì)重(zhòng)氣體或易(yì)燃易(yì)爆有毒氣(qì)體的測量(liàng)的缺點。文(wén)丘裏噴嘴要求流過(guò)噴嘴喉部(bù)的流速要(yào)達到(dào)音速以(yǐ)上。這使(shǐ)其具有更适用于(yú)大(dà)流量氣體(tǐ)測量的特點。
1.2充(chōng)氣法
充氣法也是國家标準gb/t15487《容積式(shì)壓縮機流(liú)量試驗方法》推(tuī)薦的排(pái)氣量(liàng)試(shì)驗方法之(zhī)一。該(gāi)方法的好處是(shì)不需要将被測氣體(tǐ)排(pái)向大氣(qì),當測量貴重或(huò)有毒氣體(tǐ)時,該(gāi)方法具有顯著(zhe)的優(yōu)越性(xìng)。但由(yóu)于充氣法(fǎ)要求(qiú)正确測量充(chōng)氣(qì)前後(hòu)的溫(wēn)度和(hé)壓力及(jí)充氣時(shí)間,當充氣(qì)容積相對(duì)壓縮機的(de)排氣量較小時,其測量精(jīng)度也就較差了。換言之,如(rú)果充(chōng)氣容積(jī)相對(duì)壓縮機(jī)的排(pái)氣量足夠(gòu)大時,可以(yǐ)取得(dé)理想的測量精(jīng)度。
以上(shàng)是(shì)國際(jì)标準和國内标(biāo)準推薦的幾種(zhǒng)壓縮機排氣量(liàng)試驗方(fāng)法(fǎ)。這些(xiē)方法(fǎ)的共同之(zhī)處(chù)是當(dāng)對(duì)節流元件的(de)幾(jǐ)何尺(chǐ)寸及有關(guān)的熱工傳(chuán)感器精度(dù)進行嚴(yán)格(gé)控制時(shí),可以取(qǔ)得理(lǐ)想的測量精度(dù)。
采用節流(liú)元件法進行(háng)排(pái)氣量(liàng)測量(liàng)的缺點是(shì):
(1)節流元件的幾(jǐ)何尺(chǐ)寸複雜,檢驗難(nán)度大;
(2)檢驗(yàn)數據需(xū)要(yào)進一(yī)步 進(jìn)行計算,對測量(liàng)人(rén)員的技(jì)術能力(lì)有一定(dìng)的要求;
(3 )測量結(jié)果不直觀，無法(fǎ)直接顯示。
那麽(me)有沒(méi)有更(gèng)好的(de)方法來(lái)檢測(cè)壓(yā)縮機的排氣量(liàng)呢?與(yǔ)有(yǒu)關(guān)企業進行(háng)了采(cǎi)用渦街流(liú)量計
法進(jìn)行壓(yā)縮機(jī)流量測量的嘗試。
2渦(wō)街流量計(jì)工作(zuò)原理(lǐ)
渦街流量(liàng)計也稱(chēng)之爲旋(xuán)渦流量計或卡(kǎ)門渦街流(liú)量計(jì)。可以适用(yòng)于管(guǎn)道内多種(zhǒng)流體(tǐ)(氣體液體、蒸氣(qì))的流量測量(liàng)。其特點是壓(yā)力損(sǔn)失小，量(liàng)程(chéng)範圍(wéi)大,精度高,在測(cè)量工況體(tǐ)積流量時(shí)可以(yǐ)對流(liú)體的壓力和溫(wēn)度參(cān)數自動進(jìn)行修訂。該(gāi)流量(liàng)計可(kě)以将測量(liàng)結果(guǒ)進行模拟标準(zhǔn)信号或數(shù)字脈沖信号的輸出(chū),容易(yì)與計(jì)算機等數(shù)字系(xì)統配(pèi)套使用，是(shì)一種理想的測(cè)量儀器(qì)。
在流體(tǐ)中設置非(fēi)流線(xiàn)型漩渦發聲體(tǐ)時,在渦(wō)街(jiē)流量變送器(qì)中(zhōng)的三角柱形的(de)旋渦發生體後會上下交(jiāo)替(tì)産(chǎn)生正(zhèng)比于流速的兩(liǎng)列旋(xuán)渦，這(zhè)種旋渦稱(chēng)爲卡門旋(xuán)渦(見(jiàn)圖1)。旋(xuán)渦的釋放頻率與流(liú)過旋(xuán)渦發生(shēng)體的流體平(píng)均速(sù)度及(jí)旋渦(wō)發生體特(tè)征寬度有(yǒu)關,用下(xià)式表示(shì):
式中ƒ--旋(xuán)渦的釋(shì)放頻率 ,單(dān)位爲hz;
Ʋ--流過(guò)旋渦發生體的(de)流體(tǐ)平均速度(dù),單(dān)位爲m/s;
d一(yī)旋渦(wō)發生體特征寬(kuān)度,單(dān)位爲(wèi)m;
st一斯特勞哈爾(ěr)數(strouhal number) ,無(wú)量綱(gāng)，它的(de)數(shù)值範圍(wéi)爲0.14 ~ 0.27
st是(shì)雷諾(nuò)數的(de)函(hán)數(shù),
通過(guò)測量(liàng)旋渦(wō)頻率就可以計算出流(liú)過(guò)旋渦發生體的流體(tǐ)平均速度(dù)Ʋ,再由公式(shì)
求出流體流過流量(liàng)計的(de)流量(liàng)q。(式中(zhōng)a爲流(liú)體流過旋渦發(fā)生體的截面積(jī)。)
3采用(yòng)渦街(jiē)流量計進行排氣量(liàng)實測(cè)試驗
渦街流量計(jì)的安裝(zhuāng)較爲方(fāng)便,但希望能确保(bǎo)氣體(tǐ)在流經流量計之前(qián)的流動狀(zhuàng)态爲穩(wěn)定(dìng)的層(céng)流狀(zhuàng)态,且(qiě)避免(miǎn)流量計後的彎(wān)頭或(huò)閥門對渦(wō)街的産生造成(chéng)幹擾。安裝流量(liàng)計時,應确保流量計(jì)上遊應有(yǒu)長度不(bú)小(xiǎo)于25d的(de)等徑直管段,下遊應有不(bú)小于(yú)5d的等(děng)徑直管段。現場測(cè)量(liàng)時采(cǎi)用通徑(jìng)爲dn65的渦(wō)街流(liú)量(liàng)計,其測(cè)量(liàng)範(fàn)圍爲:0.75至6.3m³/min。
現(xiàn)場對一(yī)台(tái)額定功率(lǜ)爲(wèi)11kw、排(pái)氣壓(yā)力爲0.8mpa的螺(luó)杆壓(yā)縮機(jī)進行了實(shí)測(cè)。實測(cè)排氣壓(yā)力爲(wèi):0.790mpa,測(cè)得的排(pái)氣量爲: 1.51m³/min。實測機(jī)組輸(shū)人(rén)功率爲(wèi):11.93kw。
同樣(yàng)---台螺(luó)杆壓縮機在(zài)國家制(zhì)冷設(shè)備制冷監(jiān)督檢(jiǎn)驗中心采(cǎi)用asme噴嘴(zuǐ)節流的(de)方法(fǎ)再次(cì)進行(háng)了對比試(shì)驗。其(qí)主要(yào)性能數(shù)據爲:實測(cè)排(pái)氣壓(yā)力0.807mpa,測(cè)得(dé)排氣量(liàng)爲:1.50 m³/min。
兩(liǎng)種方(fāng)法相(xiàng)比,實測排氣量(liàng)的誤(wù)差爲(wèi):0.67%。也就是說,在企業産品出廠(chǎng)試驗時(shí),采用渦街流量(liàng)計可以取得與(yǔ)asme噴嘴(zuǐ)節流法(fǎ)相(xiàng)近的測量(liàng)結果。如有(yǒu)必(bì)要時,可(kě)以對流(liú)量(liàng)測量(liàng)的不确定度進(jìn)行分析,參(cān)見《壓(yā)縮機性能(néng)數據(jù)的相對标準不确定度分析》。
4渦流流量計的精(jīng)度校(xiào)準
爲了嚴(yán)格确定(dìng)所(suǒ)用渦(wō)街流量計的測(cè)量精(jīng)度。将所用(yòng)渦街流(liú)量計送(sòng)到專業校(xiào)準機構按(àn)照國(guó)家校(xiào)準規程(chéng)向(xiàng)進行(háng)了校(xiào)準,采用的(de)計量(liàng)标準器具(jù)爲音(yīn)速(sù)噴嘴流(liú)量标準裝(zhuāng)置。其校準數據見表1。
流量(liàng)計示(shì)值誤差(chà):0.36% ,重複性誤差(chà):0.16%,由此可(kě)以看出,在實驗室條件(jiàn)下，渦街流量計(jì)具有(yǒu)非常理想(xiǎng)的測量精(jīng)度。
5結(jié)論
由于測量技(jì)術的發展7-,有越(yuè)來越多的排氣量測量儀器供壓縮機制造廠(chǎng)選擇,渦街流量(liàng)計是(shì)較理(lǐ)想的(de)選擇之一。渦街流量(liàng)計具有價(jià)格低廉、安裝方(fāng)便、使用(yòng)簡單、對(duì)壓力溫(wēn)度參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行修訂的優點(diǎn)。特(tè)别是渦街流量計可(kě)以對(duì)壓縮機的(de)排氣量進行累(lèi)計測量(liàng)的(de)特點(diǎn),對壓(yā)縮機使用過程的能(néng)效測(cè)量具(jù)有(yǒu)非常獨(dú)特的意義。随着(zhe)渦街流(liú)量計的(de)應用(yòng),将來有可能根據渦街流(liú)量計記錄(lù)的累計流(liú)量及電度(dù)表記錄的(de)累計用電(diàn)量來評價(jià)壓縮機的效率(lǜ)。必将進--步推動(dòng)有關标(biāo)準的修(xiū)訂。
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