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。葉輪的轉數(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計的專利導流架，隨著流速的增加,對進入流量計的氣流進行加速。導流架的設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，渦輪葉片的旋轉經(jīng)齒輪組減速后。空氣流量計入口通道內(nèi)壓力得到回復，通道設計可確保流態(tài)的最優(yōu)化。

　　應用領域

　　流量測量是研究物質量變的科學，質量互變規(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，在能量轉換的測量中必須檢測此三個參數(shù)。能量轉換是一切生產(chǎn)過程和科學實驗的基礎，因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到最廣泛的應用。

　　空氣流量計應用及其廣泛，流量測量技術與儀表的應用大致有以下幾個領域。

　　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)濟各個領域，是發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，改進產(chǎn)品質量，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（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學管理能源，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

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

　　科學實驗

　　科學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，許多科研機構和大企業(yè)皆設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基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用條件有很大差別。

　　原理分類

　　葉片式空氣流量計

　　空氣流量計的結構簡單，可靠性高；但進氣阻力大，響應較慢且體積較大

　　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)生的兩列旋轉方向相反，并交替出現(xiàn)的旋渦

　　光學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)生器兩側的空氣壓力會發(fā)生變化，通過導孔作用在金屬箔上，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制的光，其輸出經(jīng)解調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流速的平方成正比，其數(shù)學公式：

　　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)過電路轉換，輸出相應的電信號。

　　技術參數(shù)

　　空氣流量計的技術參數(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

　　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）自動復位

　　外殼材質

　　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)部二次平均結構，提供了高精度（讀數(shù)±1%）和高重復（±0.1%）。

　　2、外層沖擊管采用一整塊材料加工制作而成無焊接，與由雙體結構焊接而成的同類產(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)定結構，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、一體化結構（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%；重復性：±0.1%；

　　3、范圍度：體積流量：10：1；質量流量：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、介質粘度：≤30CP（相當于重油）；

　　7、材質：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)氧傳感器電壓轉變頻率慢。正常轉變?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查一些，去應對分歧的狀況。

　　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。做一次根本設定，毛病掃除，但幾天后又呈現(xiàn)重復。

　　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主要的構件，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打空調無涼風，且掛擋位發(fā)起機怠速游車。

　　檢測進程：起首檢修空調，用V、A、G1552診斷儀進行08—02空調系統(tǒng)診斷，無毛病碼。啟動發(fā)起機按下空調按鈕，空調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全主動空調在發(fā)起機運轉欠好時就啟動維護功用，割斷空調系統(tǒng)。

　　總結以上毛病實例。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)性與相關性，如許才有利于精確，快捷地發(fā)現(xiàn)毛病，掃除毛病。