空氣流量計

　　原理簡介

　　在空氣流量計的使用過程中，氣體流經(jīng)過流量計推動渦輪葉片旋轉(zhuǎn)。葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)與通過空氣流量計的氣體體積成正比。流量計入口處安裝有一個特殊設(shè)計的專利導(dǎo)流架，隨著流速的增加,對進入流量計的氣流進行加速。導(dǎo)流架的設(shè)計可消除任何潛在流體擾動，如渦流或不對稱流。對渦輪葉片的推動力也同時增加。確保了流量計在允許的誤差范圍內(nèi)高精度計量，即使在小流量的狀況下也可以準確計量。作用在渦輪葉片上的氣流是軸向的，渦輪裝置在主傳動軸上，傳動軸配有高強度的球軸承。氣體通過渦輪葉片后，渦輪葉片的旋轉(zhuǎn)經(jīng)齒輪組減速后?？諝饬髁坑嬋肟谕ǖ纼?nèi)壓力得到回復(fù)，通道設(shè)計可確保流態(tài)的最優(yōu)化。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　流量測量是研究物質(zhì)量變的科學(xué)，質(zhì)量互變規(guī)律是事物聯(lián)系發(fā)展的基本規(guī)律，因此其測量對象已不限于傳統(tǒng)意義上的管道液體，凡需掌握量變的地方都有流量測量的問題。流量和壓力、溫度并列為三大檢測參數(shù)。對于一定的流體，只要知道這三個參數(shù)就可計算其具有的能量，在能量轉(zhuǎn)換的測量中必須檢測此三個參數(shù)。能量轉(zhuǎn)換是一切生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗的基礎(chǔ)，因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到最廣泛的應(yīng)用。

　　空氣流量計應(yīng)用及其廣泛，流量測量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個領(lǐng)域。

　　工業(yè)生產(chǎn)

　　流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用于冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、輕紡、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護及人民日常生活等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統(tǒng)的檢測儀表和測量物料數(shù)量的總量表。

　　能源計量

　　能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學(xué)管理能源，實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數(shù)量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經(jīng)濟核算不可缺少的工具。

　　環(huán)境保護

　　煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環(huán)境。國家把可持續(xù)發(fā)展列為國策，環(huán)境保護將是21世紀的最大課題?？諝夂退奈廴疽玫娇刂?，必須加強管理，而管理的基礎(chǔ)是污染量的定量控制。

　　我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監(jiān)視系統(tǒng)。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規(guī)則，氣體組分變化不定，流速范圍大，臟污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。

　　交通運輸

　　有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但應(yīng)用并不普遍。隨著環(huán)保問題的突出，管道運輸?shù)奶攸c引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟核算的必備工具。

　　生物技術(shù)

　　21世紀將迎來生命科學(xué)的世紀，以生物技術(shù)為特征的產(chǎn)業(yè)將獲得迅速發(fā)展。生物技術(shù)中需監(jiān)測計量的物質(zhì)很多，如血液，尿液等。儀表開發(fā)的難度極大，品種繁多。

　　科學(xué)實驗

　　科學(xué)實驗需要的流量計不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計流量計100多種中很大一部分是應(yīng)科研之需用的，它們并不批量生產(chǎn)，在市面出售，許多科研機構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制專用的流量計。

　　水域系統(tǒng)

　　海洋氣象，江河湖泊。這些領(lǐng)域為敞開流道，一般需檢測流速，然后推算流量。流速計和流量計所依據(jù)的物理原理及流體力學(xué)基礎(chǔ)是共通的但是儀表原理及結(jié)構(gòu)以及使用條件有很大差別。

　　原理分類

　　葉片式空氣流量計

　　空氣流量計的結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；但進氣阻力大，響應(yīng)較慢且體積較大

　　卡門旋渦式空氣流量計　所謂卡門旋渦，是指在流體中放置一個圓柱狀或三角狀物體時，在這一物體的下游就會產(chǎn)生的兩列旋轉(zhuǎn)方向相反，并交替出現(xiàn)的旋渦

　　光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計

　　在產(chǎn)生卡門旋渦的過程中，旋渦發(fā)生器兩側(cè)的空氣壓力會發(fā)生變化，通過導(dǎo)孔作用在金屬箔上，從而使其振動，發(fā)光二極管的光照在振動的金屬箔上時，光敏三極管接收到的金屬箔上的反射光是被旋渦調(diào)制的光，其輸出經(jīng)解調(diào)得到代表空氣流量的頻率信號。

　　超聲波式卡門旋渦空氣流量計

　　在卡門渦流發(fā)生器下游管路兩側(cè)相對安裝超聲波發(fā)射探頭和接收探頭。因卡門渦流對空氣密度的影響，就會使超聲波從發(fā)射探頭到接收探頭的時間較無旋渦變晚而產(chǎn)生相位差。對此相位信號進行處理，就可得到旋渦脈沖信號，

　　熱線式空氣流量計工作原理

　　當無空氣流動時，電橋處于平衡狀態(tài)，控制電路輸出某一加熱電流至熱線電阻RH；當有空氣流動時，由于RH的熱量被空氣吸收而變冷，其電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，如果保持熱線電阻與吸入空氣的溫差不變并為一定值，就必須增加流過熱線電阻的電流IH。因此，熱線電流IH就是空氣質(zhì)量流量的函數(shù)。

　　熱膜式空氣流量計

　　熱膜式空氣流量計的工作原理與熱線式空氣流量計類似，都是用惠斯登電橋工作的。所不同的是：熱膜式不使用白金絲作為熱線，而是將熱線電阻、補償電阻及橋路電阻用厚膜工藝制作在同一陶瓷基片上構(gòu)成的。

　　靶式空氣流量計

　　當空氣在測量管中流動時，因其自身的動能與靶片產(chǎn)生壓差，而產(chǎn)生對靶片的作用力，使靶片產(chǎn)生微量的位移，其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比，其數(shù)學(xué)公式：

　　F = Cd·A·ρ·V2/2

　　F:靶片所受的作用力

　　Cd：流體阻力系數(shù)

　　A：靶片對測量管軸向投影面積

　　ρ：工況下介質(zhì)密度

　　V：空氣在測量管中的特征流速

　　靶片所受的作用力，經(jīng)靶桿傳遞使傳感器的彈性體產(chǎn)生微量變化，經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的電信號。

　　技術(shù)參數(shù)

　　空氣流量計的技術(shù)參數(shù)見下表

　　公稱口徑及壓力

　　法蘭式：DN15～DN300mm（壓力1.6～10MPa）

　　夾持式：DN15～DN300mm（壓力1.6～10MPa）

　　插入式：DN150～DN1500mm（壓力1.6～10MPa）

　　螺紋式：DN15～DN50mm（壓力1.64MPa）

　　精確度

　　±0.5%～±2.5%FS 標準型：±1.0%FS

　　介質(zhì)溫度

　?。?0℃～+200℃（超過100℃加散熱片，超過200℃或低于-30℃加夾套裝置）

　　環(huán)境溫度

　　-40℃～85℃（液晶不會損壞）液晶正常工作在-30℃～+80℃

　　供電電源

　　24VDC二線制4～20mA(12VDC～32VDC)

　　電池型：3.6V@7.5AH鋰電池，可持續(xù)使用三年

　　信號輸出

　　4～20mA

　　測量管材質(zhì)

　　不銹鋼304、316或其他

　　防爆標志

　　本安型ExiaIICT5,隔爆型ExdIIBT6

　　電纜接口

　　隔爆型1/2NPT內(nèi)螺紋，其他M20×1.5內(nèi)螺紋

　　液晶顯示

　　瞬時流量顯示數(shù)值范圍：0～50000（可帶小數(shù)點）

　　累積流量顯示范圍：0～99999999（可帶小數(shù)點）自動復(fù)位

　　外殼材質(zhì)

　　鑄鋁

　　負載特性

　　RLmax=50*(電源電壓-12)Ω@24V

　　防護等級

　　IP65

　　插入式流量計

　　以其安裝簡便、壓損小、強度高、不受磨損影響、無泄漏等特點而成為替代孔板流量計的理想產(chǎn)品。插入式空氣流量計可廣泛用于工礦企業(yè)的高爐煤氣、壓縮空氣、蒸汽和氣體的流量測量。

　　產(chǎn)品特點

　　1、 獨有的內(nèi)部二次平均結(jié)構(gòu)，提供了高精度（讀數(shù)±1%）和高重復(fù)（±0.1%）。

　　2、外層沖擊管采用一整塊材料加工制作而成無焊接，與由雙體結(jié)構(gòu)焊接而成的同類產(chǎn)品相比自然有最高強度，也便于選用耐高溫，耐腐蝕的材料。

　　3、蜂窩狀六邊形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的是獨有的流束分布形狀，保證了低壓信號的穩(wěn)定，產(chǎn)生的差壓高于同類產(chǎn)品，提高了量程比。

　　4、適用于方形或矩形管道。

　　5、對于同類產(chǎn)品在測量臟污介質(zhì)時不可避免的堵塞問題，有在線可拔出型或提供手動和自動吹掃方案及裝置，實現(xiàn)不停產(chǎn)維護。

　　6、一體化結(jié)構(gòu)（均速管+三閥組+溫壓補償+變送器）使用方便。

　　7、 壓損小能耗低，節(jié)能效果顯著。

　　技術(shù)參數(shù)

　　1、規(guī)格：DN50-DN5000（mm）；插入式：DN500-DN5000（mm）；

　　2、測量準確度：±6.0%；重復(fù)性：±0.1%；

　　3、范圍度：體積流量：10：1；質(zhì)量流量：8：1；

　　4、工作壓力：均速管無提出功能型：≤20MPa；均速管可提出型：≤10MPa；

　　5、流體溫度：≤450℃；

　　6、介質(zhì)粘度：≤30CP（相當于重油）；

　　7、材質(zhì)：阿牛巴傳感器、三閥組、不銹鋼（任選）；主體管、法蘭：不銹鋼或碳鋼（任選）；

　　工作原理

　　當流體流過探頭時，在其前部產(chǎn)生一個高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓。根據(jù)伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產(chǎn)生部分真空，并在探頭的兩側(cè)出現(xiàn)旋渦。均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關(guān)鍵因素。低壓信號的穩(wěn)定和準確對均速探頭的精度和性能起決定性作用。流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓。流量探頭在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔，使準確測平均流速成為可能。

　　車用流量計

　　檢測發(fā)動機的進氣量，它將發(fā)動機進氣量的信息轉(zhuǎn)換成為電信號輸送給ECU。是汽車進氣系統(tǒng)中測量進氣量多少的一個傳感器。發(fā)動機是根據(jù)這個進氣量的數(shù)據(jù)值來計算噴油量的。

　　故障分析

　　毛病一：奧迪A6，APS型發(fā)動機怠速不穩(wěn)，局部負荷冒黑煙，且有時換檔熄火。

　　檢測進程：電腦內(nèi)毛病存儲為空氣流量計毛病，但詳細檢測空氣流量計電路時狀況正常，且用VAG1552執(zhí)行功用01—08讀取數(shù)據(jù)快，怠速時進氣量為2.5g/s，契合規(guī)范。但照樣改換空氣流量計毛病照舊，改換電腦后冷車正常，熱車后毛病照舊。這時再檢測全車數(shù)據(jù)塊，發(fā)現(xiàn)08數(shù)據(jù)組中第7組第二區(qū)氧傳感器電壓轉(zhuǎn)變頻率慢。正常轉(zhuǎn)變?yōu)槊糠种?0\"30次，此車均勻只要5\"6次，闡明氧傳感器有毛病。

　　維修后果：改換氧傳感器，毛病掃除。

　　毛病剖析：此毛病在與電腦內(nèi)呈現(xiàn)空氣流量計旌旗燈號與氧傳感器旌旗燈號矛盾，實踐是是因為氧傳感器掉準，形成誤調(diào)停，但從后果上看，和空氣流量計旌旗燈號嚴峻超差，形成氧傳感器無法調(diào)整是一樣的。這里電腦優(yōu)先思索主要旌旗燈號即空氣流量計旌旗燈號。只需我們能準確了解電腦的毛病提醒，問題就不難處理。這個毛病可了解為：與空氣流量計有關(guān)的毛病，我們就很輕易想到氧傳感器，這就需求我們對其道理多調(diào)查一些，去應(yīng)對分歧的狀況。

　　毛病二：奧迪A6，1.8T發(fā)起機怠速不穩(wěn)，行駛無力并冒黑煙。做一次根本設(shè)定，毛病掃除，但幾天后又呈現(xiàn)重復(fù)。

　　檢測進程：電腦顯示空氣流量計暫時性毛病，改換空氣流量計毛病照舊，改換電腦毛病照舊，再檢測全車數(shù)據(jù)塊正常。但詳細檢測空氣流量計電路，發(fā)現(xiàn)空氣流量計進氣端信號線電阻值偏大，正常值為0.5歐姆，而實踐值達3.6歐姆。真正的毛病緣由是線路有虛接，重置線束插頭，毛病被掃除。

　　毛病剖析：這種毛病屬于非凡毛病，然則在實踐維修中卻常常碰到。并且處理起來相對堅苦。在這里我們可以發(fā)現(xiàn)一個問題，空氣流量計旌旗燈號線位于插頭的轉(zhuǎn)角處，在出產(chǎn)進程中輕易發(fā)生地位毛病，形成接觸不良。在其它的插頭中，相對地位也值得我們留意。別的，空氣流量計作為一個至關(guān)主要的構(gòu)件，其毛病率是很低的，當電腦提醒其毛病時我們要穩(wěn)重看待。

　　毛病三：奧迪A6，1.8T打空調(diào)無涼風(fēng)，且掛擋位發(fā)起機怠速游車。

　　檢測進程：起首檢修空調(diào)，用V、A、G1552診斷儀進行08—02空調(diào)系統(tǒng)診斷，無毛病碼。啟動發(fā)起機按下空調(diào)按鈕，空調(diào)電磁分離聚會器并無接通跡象。然后用萬用表反省電磁分離聚會器，發(fā)現(xiàn)無電壓。無電壓闡明其電路有毛病，但檢查電路無短斷路景象，高壓開關(guān)功用正常，插頭也無松動。這是反省墮入窘境。就鎮(zhèn)定下往來不斷看材料發(fā)現(xiàn)，奧迪A6全主動空調(diào)在發(fā)起機運轉(zhuǎn)欠好時就啟動維護功用，割斷空調(diào)系統(tǒng)。

　　總結(jié)以上毛病實例。以為作為專業(yè)維修技能人員，在純熟運用專用毛病解瑪器和閱讀器的還，更要深化了解各系統(tǒng)各部件的道理與效果。以及各系統(tǒng)部件間的互聯(lián)性與相關(guān)性，如許才有利于精確，快捷地發(fā)現(xiàn)毛病，掃除毛病。