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常见的几种气体流量测量方法

需要测量流量的气体种类繁多，最常见的空气、城市煤气、天然气和组分

变化的气体。可用来测量气体流量的仪表种类繁多，本节结合四种典型气体重

点讨论差压式(含均速管流量计)、涡街流量计、旋进涡街式、超声式、气体涡

轮流量计、气体腰轮式流量计的应用。

3.2.1压缩空气流量测量

压缩空气是企事业单位重要的二次能源，大多由电能或热能经压缩机转化

而来。当空气压力值要求较低时，则由鼓风机产生。对由大量能源转化而来的

工质进行管理，以收到节约能源和提高设备管理水平的效果，是压缩空气流量

计量的主要目的。

在化工等生产过程中，有一种重要的工艺过程氧化反应，它是以空气作原

料，和另外某种原料在规定的条件下进行化学反应。空气质量流量过大和过小，

都会对安全生产、产品质量和贵重原料的消耗产生关键影响。在这种情况下，

空气流量测量精确度要求特别高，多半还配有自动调节。

锅炉和各种工业炉窖中的燃烧过程，其本质也是氧化反应，对助燃空气流

量的测量，虽然准确度要求不像化工生产中的氧化反应那样高，但对环境保护

和经济燃烧、节约燃料也有重要意义。

(1)空气流量测量的特点

①振动大。并非每一台空气流量计都安装在振动大的场所。但是安装在压

缩厂房和鼓风机房的空气流量计都得考虑振动问题。这种振动主要来自压缩机

和鼓风机，机器的振动通过空气管道或风管可以传到很远的地方。其中振动最

大的要数往复式压缩机，大型往复式压缩机运行时产生的振动往往带动厂房和

周围地面一起振动，对相关空气流量计的准确而可靠的运行带来威胁。它引发

杠杆式差压变送器支点移动而使仪表产生示值漂移。振动导致涡街流量传感器

产生同振动频率相对应的干扰信号，引起流量示值大幅度偏高。

②气体带水。压缩空气取自大气，而大气中总是含有一定数量的水蒸气。

水蒸气的含量用水蒸汽分压ps表示。大气中的水蒸气饱和分压是大气温度的函

数(见表3.4)。在雨天和雾天，室外大气中的水蒸气分压达到饱和程度，即相

对湿度达到100%，这时将大气压缩就如同压迫吸足水的海绵，随着体积的缩小，

就有相应数量的水析出。这是压缩空气所以带水的简单原理。在晴好的天气，

大气相对湿度较低，但随着其被压缩，体积缩小到原来的几分之一后，水蒸气

分压会相应升高，也有可能进入饱和状态而析出水滴。

表3.4空气中水分饱和含量

空气温度t/℃***********

饱和水蒸气压力ps/kPa0.60801.22582.33404.24637.374612.337

饱和水蒸气密度р/(kg/m3)0.00480.00940.01730.03040.05120.083

用来测量压缩空气流量的较大口径孔板流量计，孔板前常有积水，要影响

测量准确度。引压管线中常有一段水，导致差压变送器测到的差压同节流装置

所产生的差压不一致。这些都是空气带水引起误差的常见原因。除此之外，由

于城区大气中氮氧化物含量较高，使得压缩空气所含水滴呈酸性，引起环室表

面腐蚀、管道内壁腐蚀，使其表面变得粗糙。腐蚀产生的氧化铁在一定条件下

变干燥时，很容易从管内壁脱落而被气流带到孔板前，这也会对流量示值产生

影响。所以在停车检修时，应将这些粉状和块状的垃圾予以清除。

③脉动流。压缩机和鼓风机出口流体多数包含一定的脉动。例如往复式压

缩机，表现为半波脉动，如图3.13所示。在现场可观察到压缩机和鼓风机的出

口压力有明显摆动。其中正(定)排量鼓风机出口脉动频率较高，一般有几十赫

兹，而往复式压缩机出口脉动频率较低，一般为几赫兹。流动脉动引起差压式

流量计、涡街流量计等多种流量计示值偏高，引起浮子式流量计中的浮子上下

跳动。消除和减弱流动脉动对流量计示值影响的常用方法有两个，一是在压缩

机出口设置一只缓冲罐滤除脉动，而将流量计安装在缓冲后面。实际上往复式

压缩机的的系统都是这样设计的；二是将流量计安装在远离脉动源的地方，这

样可利用工艺管道的气容同其管阻构成低通滤波器衰减脉动。

流动脉动典型波形

(2)仪表选型能够用来测量空气流量的仪表有多种，但是在现场实际使用的

空气流量计，按其原理分，种类并不多。最主要的有玻璃浮子流量计、节流式

差压流量计、涡街流量计和均速管流量计等。

①浮子流量计。浮子流量计在中型和小型实验装置上使用很广泛，这是因

为浮子式流量计简单、直观、价格低廉，适合作一般指示。浮子流量计有玻璃

锥管型和金属锥管型两大类，玻璃锥管型的不足之处是