CN101393085A - 气动功率测量方法及气动功率仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于管道流量计(包括孔板流量计、涡街流量计等)的气动功率测量方法，它涉及气动设备耗能的评价指标——气动功率，区别于传统的基于空气消耗量的评价体系。其只取决于压缩空气的当前状态，克服了传统评价方法依赖于压缩机比功率的缺点；并可以将气动系统中设备的实际功率和能耗测量出来，而不计入上流管道的功率损失。本发明公开了一种多功能气动功率仪，实现了对压力、流量、温度、气动功率、有效能等五个物理量的测量。

Description

气动功率测量方法及气动功率仪

本发明属于气动系统耗能评价领域，涉及一种气动功率测量方法及气动功率仪。

背景技术

气动系统耗能的测量方法是气动系统耗能评价领域的关键技术。压缩气体的做功能力是气动系统中的关键参数，是分析和研究气动系统的基础，在许多工业和民用场合使用广泛。

目前在工业现场广泛采用气动设备耗能的评价指标的是空气消耗量，空气消耗量是指气动设备单位时间或一个动作循环下所耗空气的体积，由于其表示的是体积而不是能量，所以用它来表示能量消耗时需通过压缩机气源的比功率指标来换算。虽然这种能量消耗评价体系可以评价设备最终的用气能耗，但具有如下两个缺点：

(1)表示设备特性之一的空气消耗量不具有能量单位，不能独立地表示设备能耗，设备能耗还依赖于压缩机的比功率。

(2)忽略了设备上流管道的能耗，即把气体流过上流管道所损失的能量计入了设备能耗，不能反映设备的实际能耗。

发明内容

本发明为解决的上述两个技术问题而提供一种适用于管道流量计的气动功率测量方法，其能测量流过气功系统局部管道气体的气动功率。其不依赖于压缩机的比功率，且能反映设备的实际能耗。

对于本发明的气动功率测量方法来说，上述技术问题是通过以下原理解决的：

1.气动功率评价原理

气动系统中压缩空气的有效能定义为：以大气温度和压力状态为外界基准，压缩空气具有的对外做功能力。该有效能是一个相对于大气状态基准的相对量，是建立在气动系统都工作在大气环境下这样一个事实基础上。有效能在大气温度下可用式(1)表达，

$E=.\mathrm{\ρ}V\ln \frac{p}{p_{a\·}}$                                   (1)

式中p是流入设备气体绝对压力，V是设备消耗压缩状态下气体体积，p_a是大气绝对压力。

根据式(1)，有效能取决于空气的压力和体积，在空气压力等于大气压力时有效能为零，压力越高有效能值越大。

空气流动时，空气流束所含的有效能表现为动力形式，作为评价气动功率的量。其表达式为：

$P=\frac{\mathrm{dE}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{pQ}\ln \frac{p}{p_a}=p_a{Q}_a\ln \frac{p}{p_a}---\left(2\right)$

式中Q是压缩状态下的体积流量，Q_a是换算到标准状态下的体积流量

附图说明

图1是本发明的构成框图。1——管道流量计，2——压力传感器，3——温度传感器，4——运算器，5——显示器。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明。

气动功率仪包括：管道流量计(1)，压力传感器(2)，温度传感器(3)，运算器(4)，显示器(5)等五部分。气体流经气动功率仪，管道流量计(1)测量流过管路截面的气体体积流量，压力传感器(2)测量截面处气体压力，温度传感器(3)测量截面处气体温度，压力、流量、温度信号通过采集输入到运算器(4)，运算器所实现的功能是根据式(2)实现气动功率的计算；对气动功率的在时间上积分实现从开始时刻到当前时刻有效能的计算；压力、流量、温度、气动功率、有效能等五个测量值的输出。由运算器计算所得值输入到显示器(5)，显示器(5)实现五个物理量的显示。

本发明的优点是：与传统的气动设备耗能的评价指标——空气消耗量相比，本发明独立于压缩机，只取决于压缩空气的当前状态。可以将气动系统中设备的实际功率和能耗测量出来，而不计入上流管道的功率损失。

Claims (2)

1、一种适用于管道流量计的气动功率测量方法，其特征在于：利用管道流量计测量的管道截面气体的流量及压力传感器测量压力，采用运算器根据测量所得的流量和压力值，计算通过管道截面气体的气动功率。

2、一种适用于管道流量计的气动功率仪，其特征在于：所述气动功率包括管道流量计(1)，压力传感器(2)，温度传感器(3)，运算器(4)，显示器(5)等五部分。其能实现对流过管路截面气体压力、流量、温度、气动功率、有效能等五个物理量的测量。