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气体罗茨流量计原理-气体罗茨流量计原理

气体罗茨流量计那叫一个“老佛爷”脾气,专治各种不服气。你见过它对着高压气体七窍生花吗?没见过吧?别误会,那是它特能抗压,能把几十兆帕的压力硬生生压进几十米高的管子里,然后乖乖地吐出个准数字。
这就好比你往一个大水桶里倒沙,水桶能多高,沙就得多厚;水桶能多大,沙就得多密。
这流量计的牙口硬,气流的劲大,一冲而过,它就数得准。 这玩意儿长得像个大鼻子老鼠,就是它的“鼻毛”——罗茨转子。两头粗,中间细,中间细的时候,轴头套着轴承座,两头粗的时候,轴头套着支架。轴头套着轴承座,是出于轴承座要承受轴端传来的压力,要是没它,轴头好办滑丝卡死;轴头套着支架,是出于支架要承受推力,防止转子自己跑偏。
这转子是两只气密性轴承座的“双胞胎”,左边的叫 R1,右边的叫 R2。R1 负责推气,R2 负责接气;要么反过来,看你如何想,反正是一左一右,中间分岔,两头汇合,像俩路口的杠铃一样。 气压忒大,R1 的轴头好办被压弯,受不了;气压忒小,R2 的轴头自己就松了,轴头滑丝卡死,机器得报废。
故此罗茨流量计是个“高压狂魔”,能扛得住几十兆帕的憋气压力。
那气体进来,起初得穿过一个压差表。
这表是个“脾气暴躁”的家伙,它显示的是两个法兰之间的高压差,而不是压差表的“绝对”压力。出于要是两个法兰之间是真空,读数就是负的,这数可不好用,得加个正号。
故此一般它显示的是绝对压力减去大气压,要么就是直接读差值。
这表还有个“脾气”,它怕气密性不好,故此得装一个密封盖,盖子上有个密封圈。
这密封圈得对,不然气从缝里漏走,流量计就测不准了,这就好比有人死盯着你的嘴偷吃,你管它呢? 气体进来,先冲进 R1 的进气管。R1 是个活塞式的转子,转速比较快,每分钟大约上千转。它不是靠庞大的推力,而是靠气体分子带走动能。气体推着 R1 转,就像水流推着小舟一样。R1 转得快,体积压缩量就小,R2 转得慢,体积就大。
然后 R1 传给 R2 的推力,推着 R2 跟着转。
这两只转子中间有个间隙,就是“喘气”的地方。气体要绕过大转子,得经过这个间隙。间隙大小和转速相关,转速越快,间隙越大;转速越慢,间隙越小。间隙忒小,通道变窄,气体流速加快,压力下降;间隙忒大,气体速度慢,压力升高。
这个间隙是个“调节器”,把气体分成两股,不过滤,也不压缩。别看理论上气体要循环,但实际运行中,气体从 R2 出来,一局部从缝隙漏回 R1,一局部最终从 R2 的出口排走。
这漏气漏得比哪位都勤快,全厂 Gas 计量都是靠这个“走漏”来补偿的。 R2 管出口接压力表,而 R1 管接口直接连那个压差表。气体流过间隙,经过 R2,再从出口排走。
这就构成了一个循环回路。气体在 R1 和 R2 之间流动,R1 转得快,R2 转得慢,中间那局部就是气体停留的地方,压力最低。
这就像两个传送带,A 传送带快,B 传送带慢,中间夹着个坑,坑里压力最小。气体从 B 出来,压力就升高了。 最常见的情况是,R2 的出口管接压力表,R1 的出口管接压差表。
这高低压的读数差,就是流量计显示的读数。
要是 R2 出口压力高,R1 出口压力低,那读数就是正的;反之,要是是负压,读数就得加个负号。
这就好比你测温差,高温减低温,就是温差。 罗茨流量计算体积流量,不是算质量流量。
你想想,气体是有质量的,但体积流量是标况体积。你要算质量流量,就得乘一个系数,叫标准密度比。气体密度大,系数大,读数就大;密度小,系数小,读数就小。气体受热密度变小,系数变小,读数也变小;气体受冷密度变大,系数变大,读数也变大。
这个系数是个常数,得对应气体的种类和温度查表。 那如何算呢?挺好办的,就是两转之和,再除以 2000。公式挺好办,R1 转速加 R2 转速,除以 2000,就是天然气立方米/小时。
要是是压力体积,得换算成标准立方米;要是是标准体积,就按 20℃、1atm 算。
这玩意儿精度挺高,能测到几克呢?有,能测到克级。就连能测到“相对误差”。相对误差是绝对误差除以读数。读数越大,相对误差越小;读数越小,相对误差越大。
这就是为啥流量计读多了,误差反而小了。 那误差来自哪儿?主要来自间隙和转动误差。间隙小,误差小;间隙大,误差大。转速不对,误差就大。漏气,误差就大。
这误差是统计误差加上随机误差。统计误差是固定的,比如 0.5%;随机误差是波动的,可能今天 0.3%,明天 0.7%。总误差是这俩加起来。
故此罗茨流量计别看准,但也不是万无一失的。 再说说应用场景。
这玩意儿干啥都行,但干重活最好。
比如煤矿瓦斯监测,气体密度大,务必测准;工业管道吹扫,需求知道多少气体跑了;工厂里的大口径管道,气体流量庞大,罗茨流量计是主力选手。它不是用来测细小流量的,小流量得用文丘里管要么电磁流量计。罗茨流量计最怕高压差,不能装得忒密,不然压力感应不到。 那下游接个阀门,再装个压力开关,报警就启动了。
要是压力降到了阈值,说明流量不够,要么漏气了。
这就像家里的水龙头,要是水流变小,要么水流断了,水压表会报警。流量计就是那个“水压表”,它告诉你水流量到底多少。 总结一下,气体罗茨流量计是个“老大哥”,扛得住高压,测得准流量。它靠两只转子转,中间带着气体喘,靠间隙调节流速。算个好办的速度,再乘个密度系数,就是体积流量。误差主要来自主因和随机波,读数越大越准。它干重活,干小活就不中。别当作它像电磁流量计那样,风吹不到就停转了,它那是真金白银的工业心脏,打得响,扛得住,准得挺。
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