空氣流量計(jì)

　　原理簡(jiǎn)介

　　在空氣流量計(jì)的使用過(guò)程中，氣體流經(jīng)過(guò)流量計(jì)推動(dòng)渦輪葉片旋轉(zhuǎn)。葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)與通過(guò)空氣流量計(jì)的氣體體積成正比。流量計(jì)入口處安裝有一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的專利導(dǎo)流架，隨著流速的增加,對(duì)進(jìn)入流量計(jì)的氣流進(jìn)行加速。導(dǎo)流架的設(shè)計(jì)可消除任何潛在流體擾動(dòng)，如渦流或不對(duì)稱流。對(duì)渦輪葉片的推動(dòng)力也同時(shí)增加。確保了流量計(jì)在允許的誤差范圍內(nèi)高精度計(jì)量，即使在小流量的狀況下也可以準(zhǔn)確計(jì)量。作用在渦輪葉片上的氣流是軸向的，渦輪裝置在主傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸配有高強(qiáng)度的球軸承。氣體通過(guò)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?jì)入口通道內(nèi)壓力得到回復(fù)，通道設(shè)計(jì)可確保流態(tài)的最優(yōu)化。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　流量測(cè)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(cè)量對(duì)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(cè)量的問題。流量和壓力、溫度并列為三大檢測(cè)參數(shù)。對(duì)于一定的流體，只要知道這三個(gè)參數(shù)就可計(jì)算其具有的能量，在能量轉(zhuǎn)換的測(cè)量中必須檢測(cè)此三個(gè)參數(shù)。能量轉(zhuǎn)換是一切生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)應(yīng)用及其廣泛，流量測(cè)量技術(shù)與儀表的應(yīng)用大致有以下幾個(gè)領(lǐng)域。

　　工業(yè)生產(chǎn)

　　流量?jī)x表是過(guò)程自動(dòng)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(hù)及人民日常生活等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平的重要工具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在過(guò)程自動(dòng)化儀表與裝置中，流量?jī)x表有兩大功用：作為過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和測(cè)量物料數(shù)量的總量表。

　　能源計(jì)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?xì)?、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(jì)量是科學(xué)管理能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。流量?jī)x表是能源計(jì)量?jī)x表的重要組成部分，水、人工燃?xì)狻⑻烊粴?、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(jì)，它們是能源管理和經(jīng)濟(jì)核算不可缺少的工具。

　　環(huán)境保護(hù)

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

　　我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家，全國(guó)有上百萬(wàn)個(gè)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(xiàng)目，每個(gè)煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計(jì)，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(wú)直管段等。

　　交通運(yùn)輸

　　有五種方式：鐵路公路、航空、水運(yùn)、和管道運(yùn)輸。其中管道運(yùn)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(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)引起人們的重視。管道運(yùn)輸必須裝備流量計(jì)，它是控制、分配和調(diào)度的眼睛，亦是安全監(jiān)沒和經(jīng)濟(jì)核算的必備工具。

　　生物技術(shù)

　　21世紀(jì)將迎來(lái)生命科學(xué)的世紀(jì)，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(cè)計(jì)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(shí)驗(yàn)

　　科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要的流量計(jì)不但數(shù)量多，且品種極其繁雜。據(jù)統(tǒng)計(jì)流量計(jì)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(jī)構(gòu)和大企業(yè)皆設(shè)專門小組研制專用的流量計(jì)。

　　水域系統(tǒng)

　　海洋氣象，江河湖泊。這些領(lǐng)域?yàn)槌ㄩ_流道，一般需檢測(cè)流速，然后推算流量。流速計(jì)和流量計(jì)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(jì)

　　空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；但進(jìn)氣阻力大，響應(yīng)較慢且體積較大

　　卡門旋渦式空氣流量計(jì)　所謂卡門旋渦，是指在流體中放置一個(gè)圓柱狀或三角狀物體時(shí)，在這一物體的下游就會(huì)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(jì)

　　在產(chǎn)生卡門旋渦的過(guò)程中，旋渦發(fā)生器兩側(cè)的空氣壓力會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)導(dǎo)孔作用在金屬箔上，從而使其振動(dòng)，發(fā)光二極管的光照在振動(dòng)的金屬箔上時(shí)，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(hào)。

　　超聲波式卡門旋渦空氣流量計(jì)

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

　　熱線式空氣流量計(jì)工作原理

　　當(dāng)無(wú)空氣流動(dòng)時(shí)，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(dāng)有空氣流動(dòng)時(shí)，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(guò)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(jì)

　　熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理與熱線式空氣流量計(jì)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(bǔ)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(jì)

　　當(dāng)空氣在測(cè)量管中流動(dòng)時(shí)，因其自身的動(dòng)能與靶片產(chǎn)生壓差，而產(chǎn)生對(duì)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(duì)測(cè)量管軸向投影面積

　　ρ：工況下介質(zhì)密度

　　V：空氣在測(cè)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(guò)電路轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的電信號(hào)。

　　技術(shù)參數(shù)

　　空氣流量計(jì)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(biāo)準(zhǔn)型：±1.0%FS

　　介質(zhì)溫度

　　－40℃～+200℃（超過(guò)100℃加散熱片，超過(guò)200℃或低于-30℃加夾套裝置）

　　環(huán)境溫度

　　-40℃～85℃（液晶不會(huì)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(hào)輸出

　　4～20mA

　　測(cè)量管材質(zhì)

　　不銹鋼304、316或其他

　　防爆標(biāo)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(shí)流量顯示數(shù)值范圍：0～50000（可帶小數(shù)點(diǎn)）

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

　　外殼材質(zhì)

　　鑄鋁

　　負(fù)載特性

　　RLmax=50*(電源電壓-12)Ω@24V

　　防護(hù)等級(jí)

　　IP65

　　插入式流量計(jì)

　　以其安裝簡(jiǎn)便、壓損小、強(qiáng)度高、不受磨損影響、無(wú)泄漏等特點(diǎn)而成為替代孔板流量計(jì)的理想產(chǎn)品。插入式空氣流量計(jì)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(cè)量。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)

　　1、 獨(dú)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(wú)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(qiáng)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(dú)有的流束分布形狀，保證了低壓信號(hào)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(duì)于同類產(chǎn)品在測(cè)量臟污介質(zhì)時(shí)不可避免的堵塞問題，有在線可拔出型或提供手動(dòng)和自動(dòng)吹掃方案及裝置，實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)維護(hù)。

　　6、一體化結(jié)構(gòu)（均速管+三閥組+溫壓補(bǔ)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(cè)量準(zhǔn)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(wú)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(dāng)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(dāng)流體流過(guò)探頭時(shí)，在其前部產(chǎn)生一個(gè)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(guò)探頭時(shí)速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個(gè)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(guò)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(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確對(duì)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(cè)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(zhǔn)則排布的多對(duì)取壓孔，使準(zhǔn)確測(cè)平均流速成為可能。

　　車用流量計(jì)

　　檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，它將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的信息轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)輸送給ECU。是汽車進(jìn)氣系統(tǒng)中測(cè)量進(jìn)氣量多少的一個(gè)傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)是根據(jù)這個(gè)進(jìn)氣量的數(shù)據(jù)值來(lái)計(jì)算噴油量的。

　　故障分析

　　毛病一：奧迪A6，APS型發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，局部負(fù)荷冒黑煙，且有時(shí)換檔熄火。

　　檢測(cè)進(jìn)程：電腦內(nèi)毛病存儲(chǔ)為空氣流量計(jì)毛病，但詳細(xì)檢測(cè)空氣流量計(jì)電路時(shí)狀況正常，且用VAG1552執(zhí)行功用01—08讀取數(shù)據(jù)快，怠速時(shí)進(jìn)氣量為2.5g/s，契合規(guī)范。但照樣改換空氣流量計(jì)毛病照舊，改換電腦后冷車正常，熱車后毛病照舊。這時(shí)再檢測(cè)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(jì)旌旗燈號(hào)與氧傳感器旌旗燈號(hào)矛盾，實(shí)踐是是因?yàn)檠鮽鞲衅鞯魷?zhǔn)，形成誤調(diào)停，但從后果上看，和空氣流量計(jì)旌旗燈號(hào)嚴(yán)峻超差，形成氧傳感器無(wú)法調(diào)整是一樣的。這里電腦優(yōu)先思索主要旌旗燈號(hào)即空氣流量計(jì)旌旗燈號(hào)。只需我們能準(zhǔn)確了解電腦的毛病提醒，問題就不難處理。這個(gè)毛病可了解為：與空氣流量計(jì)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(duì)其道理多調(diào)查一些，去應(yīng)對(duì)分歧的狀況。

　　毛病二：奧迪A6，1.8T發(fā)起機(jī)怠速不穩(wěn)，行駛無(wú)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(cè)進(jìn)程：電腦顯示空氣流量計(jì)暫時(shí)性毛病，改換空氣流量計(jì)毛病照舊，改換電腦毛病照舊，再檢測(cè)全車數(shù)據(jù)塊正常。但詳細(xì)檢測(cè)空氣流量計(jì)電路，發(fā)現(xiàn)空氣流量計(jì)進(jìn)氣端信號(hào)線電阻值偏大，正常值為0.5歐姆，而實(shí)踐值達(dá)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(shí)踐維修中卻常常碰到。并且處理起來(lái)相對(duì)堅(jiān)苦。在這里我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，空氣流量計(jì)旌旗燈號(hào)線位于插頭的轉(zhuǎn)角處，在出產(chǎn)進(jìn)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(duì)地位也值得我們留意。別的，空氣流量計(jì)作為一個(gè)至關(guān)主要的構(gòu)件，其毛病率是很低的，當(dāng)電腦提醒其毛病時(shí)我們要穩(wěn)重看待。

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

　　檢測(cè)進(jìn)程：起首檢修空調(diào)，用V、A、G1552診斷儀進(jìn)行08—02空調(diào)系統(tǒng)診斷，無(wú)毛病碼。啟動(dòng)發(fā)起機(jī)按下空調(diào)按鈕，空調(diào)電磁分離聚會(huì)器并無(wú)接通跡象。然后用萬(wàn)用表反省電磁分離聚會(huì)器，發(fā)現(xiàn)無(wú)電壓。無(wú)電壓闡明其電路有毛病，但檢查電路無(wú)短斷路景象，高壓開關(guān)功用正常，插頭也無(wú)松動(dòng)。這是反省墮入窘境。就鎮(zhèn)定下往來(lái)不斷看材料發(fā)現(xiàn)，奧迪A6全主動(dòng)空調(diào)在發(fā)起機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)欠好時(shí)就啟動(dòng)維護(hù)功用，割斷空調(diào)系統(tǒng)。

　　總結(jié)以上毛病實(shí)例。以為作為專業(yè)維修技能人員，在純熟運(yùn)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。