一、壓縮空氣的性質(zhì)及預(yù)處理壓縮空氣來自大氣,而大氣中含有1定量的水蒸氣,是一種濕空氣。工程熱力學(xué)認(rèn)為,濕空氣中水蒸氣壓力通常都很低,可看做理想混合氣體的特例,當(dāng)做理想氣體來計(jì)算。但濕空氣被壓縮后,壓力、溫度都會(huì)升高(即使通過后冷卻器也只能降到40°C左右),其中一部分水蒸氣有可能產(chǎn)生相變析出水滴,同時(shí)壓縮空氣在管道傳輸中還會(huì)因溫度下降繼續(xù)析出水,成為濕飽和空氣與水的混合物,即一種雙組分氣液兩相流。另外壓縮空氣還常含有一些固體顆粒和油污,空壓機(jī)出口存在較強(qiáng)的振動(dòng)及脈動(dòng),這些都對后續(xù)生產(chǎn)及計(jì)量不利。
衡量壓縮空氣品質(zhì)有3項(xiàng)指標(biāo):干濕程度、含塵量、含油量。為滿足生產(chǎn)及計(jì)量要求,應(yīng)對壓縮空氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理――干燥和凈化。
二、壓縮空氣計(jì)量、儀表選型及安裝1.可看做理想氣體的壓縮空氣對經(jīng)過較好預(yù)處理的壓縮空氣,可作為理想氣體看待,這樣在流量計(jì)算和補(bǔ)償方面都較簡單,一般流量計(jì)廠家都會(huì)做。
壓縮空氣計(jì)量的般是體積流量。壓縮空氣在傳輸中壓力和溫度都會(huì)變化,因此儀表宜選溫壓補(bǔ)償型智能流量計(jì)。廠家選擇很重要,一要考慮質(zhì)量,二要考慮維護(hù)。另外儀表選型和安裝還要注意以下幾點(diǎn):了解管路用氣量及壓力大?。ǔS?、*大及*?。?,分清是標(biāo)準(zhǔn)流量還是工況流量,是表壓還是絕壓。如管道大、流量小要考慮縮管處理。安裝位置要綜合考慮,盡量滿足計(jì)量要求。
根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn),對無振動(dòng)或振動(dòng)小的地方,可選擇旋進(jìn)漩渦智能流量計(jì)(DN矣200mm),該類儀表經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展,可靠性、穩(wěn)定性大大提高,不失為計(jì)量壓縮空氣的好儀表。與渦街相比,其下限流量小了近一半,計(jì)量效果更好。我公司壓縮空氣一、二級計(jì)量大量采用該類儀表,安裝、使用方便,已基本取代了節(jié)流裝置。它的量程比達(dá)15:1,特殊處理可更高一些;*低直管段要求:直管段5D,后直管段3D;供電方式:3.6V鋰電池或24V直流供電;液晶顯示。
對振動(dòng)大或管道口徑大的情況,可選用節(jié)流裝置。這類表*好選擇一體化的,即變送器直接裝于節(jié)流裝置上,以消除引壓管、差壓變送器正負(fù)壓室積水引起的誤差。因節(jié)流裝置量程比較窄,差壓變送器宜選量程比較寬的。
儀表工作的好壞與安裝息息相關(guān),安裝要規(guī)范,尤其是不能把儀表夾起進(jìn)行焊接或切割。流量計(jì)如裝于室外,宜加一個(gè)儀表箱罩住,防止日曬雨淋,影響壽命。
―些流量計(jì)廠家采樣頻率設(shè)為6s,如大負(fù)荷間隙用氣時(shí)間只有二三秒,為使計(jì)量效果更好一些,可向廠家提出把采樣頻率縮短。
有些工房壓力要求高而用氣少,這種情況不好計(jì)量,可考慮小流量補(bǔ)償或估算。
從實(shí)際使用看,冷凍式干燥機(jī)的除濕效果不及吸附式,壓縮空氣在傳輸中仍可能因溫度下降析出水,時(shí)間長了在低洼處或不流動(dòng)的地方會(huì)形成積水,因此要注意排水。
2.呈雙組分氣液兩相流的壓縮空氣有的空壓站只對壓縮空氣進(jìn)行后冷卻和過濾,除掉其中的雜質(zhì)和水分,這時(shí)的壓縮空氣呈飽和狀態(tài)且溫度較高,在傳輸中會(huì)因溫度降低逐漸析出水來,成為一種雙組分氣液兩相流,這是壓縮空氣計(jì)量的難點(diǎn)?,F(xiàn)在我們沒有專門計(jì)量兩相流的好儀表,只能利用現(xiàn)有儀表來計(jì)量,但對其中帶來的誤差及存在的問題應(yīng)有所了解。
壓縮空氣在傳輸過程中究竟有多少水析出,它的質(zhì)量含氣率有多少,可以估算一下。壓縮空氣常用壓力為(0.4~0.8)MPa,如果經(jīng)過冷卻、過濾后,壓縮空氣出站為濕飽和空氣,溫度為45°C,流量計(jì)處溫度在10°C,通過壓力露點(diǎn)與大氣露點(diǎn)換算圖及大氣露點(diǎn)水分含量關(guān)系表可得到表1.從表1可知,壓縮空氣在傳輸中溫度下降35C,析出水量未超過15g/m3,質(zhì)量含氣率高達(dá)99%.表面上看1m3壓縮空氣出水不多,但成千上萬立方米就多了。壓縮空氣流動(dòng)時(shí)大多數(shù)水混在空氣里會(huì)被帶走,不流動(dòng)時(shí)在一些地方會(huì)形成積水。因此在管網(wǎng)低洼處、末端等應(yīng)有必要的排水設(shè)施,進(jìn)行自動(dòng)及手動(dòng)排水。
要準(zhǔn)確描述氣液兩相流的流動(dòng)狀況是很困難的。
當(dāng)質(zhì)量含氣率較高時(shí),從實(shí)際出發(fā),不妨采用均相流動(dòng)模型來近似處理。和試驗(yàn)值相比,均相模型計(jì)算式的誤差隨壓力或質(zhì)量含氣率的增高而減小,特別是質(zhì)量含氣率大于0.98時(shí)誤差較小。
均相流動(dòng)模型假定氣液兩相流體均勻混合,流速相同,可看做是一種具有平均流體物理特性的單相流體,其均相密度為液相密度;X――質(zhì)量含氣率。
又因PL遠(yuǎn)大于PG,而X―般不小于0.9,估算時(shí)上式還可簡化為X如何定,一般沒必要安裝在線儀來測量,不妨以人工測試值或估計(jì)值代入。
選型方面,對無振動(dòng)或振動(dòng)小的地方還是首推旋進(jìn)漩渦智能流量計(jì),渦街也可考慮DN300mm,這類儀表測的就是體積流量,它與流體密度無關(guān)。旋進(jìn)漩渦流量計(jì)與卡曼渦街流量計(jì)產(chǎn)生的漩渦完全不同,前者是強(qiáng)迫振蕩,后者是自然振蕩。前者有個(gè)漩渦發(fā)生器,它會(huì)強(qiáng)迫流體圍繞流動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)并向前流動(dòng),客觀上會(huì)促使空氣和水混合得更均勻一些。
對節(jié)流裝置而言,無論計(jì)量的是體積流量還是質(zhì)量流量都與密度有關(guān),而密度對流量測量準(zhǔn)確度的影響與差壓具有同等重要地位,可考慮以均相密度代入計(jì)算。有這種需求要先告知流量計(jì)生產(chǎn)廠家。
三、壓縮空氣品質(zhì)與價(jià)格壓縮空氣品質(zhì)好、壓力高,必然成本高。一個(gè)單位如有幾個(gè)空壓站,各站產(chǎn)的空氣壓力差別大,品質(zhì)又不相同,如都采用一個(gè)價(jià)格收費(fèi)就不合理,宜制定不同的空氣價(jià)格進(jìn)行結(jié)算,否則應(yīng)考慮對空氣量進(jìn)行補(bǔ)償。即使是一個(gè)空壓站供氣的各個(gè)工房,壓力要求也可能不同,為穩(wěn)定管網(wǎng)壓力及節(jié)能,可考慮在各工房前安裝智能流量控制器,自動(dòng)調(diào)節(jié)各管路流量及壓力大小。
表1溫度下降與析出水量、質(zhì)量含氣率關(guān)系一覽表表壓力干空氣密度壓力露點(diǎn)45壓力露點(diǎn)10析出水量大氣露點(diǎn)(C)含水量(g/m3)大氣露點(diǎn)(C)含水量(g/m3)表中:①析出水量為壓縮空氣溫度從45°C下降至10°C時(shí)含水量的差值;②質(zhì)量含氣率為氣相質(zhì)量流量占兩相質(zhì)量流量的份額,用x表示。質(zhì)量含氣率對單組分氣液兩相流也稱干度。
2014.9中國計(jì)量111
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