CN101000358A - 管道气体平均流速的测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道气体平均流速测量仪，它安装在管道的截面上，本身即为一段同规格管道，直接固定在管道中。它的主要结构是，面对气流的一面分割成矩形等面积格栅，格栅后面间隔固定着一组竖立着的全压感压翼体和静压－负压感压翼体，全压感压翼体上方设的全压压力信号输出管与每一根全压感压翼体的顶部相通；静压－负压感压翼体上方设的静压压力信号输出管与每一根静压－负压感压翼体的顶部相通。本发明可适用于矩形、圆形和其它异形截面管道气体平均流速的测量仪。

Description

管道气体平均流速的测量仪

技术领域

本发明涉及一种气体流速测量装置，特别指用于测量管道气体平均流速的测量仪。

背景技术

在很多工业生产过程中，需要对参与工艺流程的各种气体介质的流量或流速进行准确测量，以合理有效地控制参与物理过程和化学反应过程。气体通常通过矩形和圆形管道输送，由于具体结构空间的限制，以及紧凑布局降低工程造价等缘故，在很多情况下，由于弯头、三通、阀门等构件的存在，气体输送工艺管道内流体流场极为混乱，而且往往没有足够长的直管段，使得管道内气体流场分布均匀化。这使得常规的管道气体流速或流量测量装置准确测量所需的基本测量条件难以得到满足，因此，也就无法保证测量值的准确性。研制一种可准确测量气体流速，特别是测量管道气体平均流速的装置是很有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种管道气体平均流速测量仪，这种测量仪解决了流场不均匀带来的系统误差，实现工艺管道气流平均风速的准确测量。

本发明的技术问题由如下方案来解决：管道气体平均流速测量仪，安装在管道的截面上，本身即为一段同规格管道，直接固定在管道中，其特征在于：面对气流的一面分割成矩形等面积格栅，格栅后面间隔固定着一组竖立着的全压感压翼体和静压-负压感压翼体，所述全压感压翼体上方设的全压压力信号输出管与每一根全压感压翼体的顶部相通；所述静压-负压感压翼体上方设的静压压力信号输出管与每一根静压-负压感压翼体的顶部相通。

本发明的技术问题还可由如下方案来解决：对着格栅的所述全压感压翼体的弧面中心线上等距离开全压感压孔；对着格栅的所述静压-负压感压翼体的弧面中心线两侧等距离开静压感压孔。所述全压感压翼体和静压-负压感压翼体都是由一根竖立的圆管及两侧成夹角的边板焊接而成。所述静压-负压感压翼体两侧等距离开的静压感压孔与翼体中心线的夹角为39°-110°。所述全压压力信号输出管和静压压力信号输出管的同一侧均开有通向外部的接口。

按照流体力学的计算公式：

流速与流量之间的换算关系为： $Q=A\·\stackrel{-}{v}$

气体流速计算公式为： $\stackrel{-}{v}=k\·\sqrt{\frac{2\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\ρ}}}$

其中，Q--管道气体流量(m³/s)

A--测量截面面积(m²)

--测量截面平均气体流速(m/s)

ΔP—本测量仪输出压差(Pa)

k—本测量仪流量系数，与量程比对应。

ρ--气体密度(kg/m³)

使用本管道气体平均流速测量仪只要测量全压压力信号输出管和静压压力信号输出管通过接口传出的信号，即可测出输出压差ΔP，从而计算出截面平均气体流速 。

本发明的优点是：

1、感压孔采用对测量截面进行等面积分割，各个分割区域中心点位置布置，压力信号大腔体加权均压，直接测量方式。特殊的全压感压孔设计对气流流向偏差不敏感，如气流的残余旋转等。静压—负压感压孔对称布置，可以根据实际流速测量范围和变送器量程，在76°-203°夹角范围内，调整两孔开孔位置，以及测量截面的流通截面比，提高压差信号输出的量程比，可以从实现1∶1到1∶4。此时，流量系数可以从1到0.3范围内取值。测量同时解决了流场不均匀带来的系统误差，实现工艺管道气流平均风速的准确测量，测量误差＜2％。

2、将标准整流隔栅与测量元件合二为一，使得测量所需直管段极短(＞300mm)，满足极端恶劣测量条件下的气流速度准确测量。

3、流通截面比的变化，可以实现从低速到高速大范围区域气体流速的准确测量，测量风速范围广(0-100m/s)。

4、测量元件采用翼型截面，局部阻力系数是同样塞阻面积圆形。截面测量元件的一半，不可逆压头损失极小，可以忽略不计。

5、压差信号输出的量程比大，从1∶1可以到1∶4，保证了对低速气流的准确测量。

6、测量仪本身即为一段同规格管道，采用直接焊接或法兰螺栓方式与现场管道实现连接，达到密封严密、连接可靠，方便施工和维护的目的。

7、测量仪的制作材料可以选用普通碳素钢或不锈钢，来满足不同的使用环境和工艺要求，适用温度范围广，只受到选用钢材自身许用温度的限制。

8、本发明可适用于矩形、圆形和其它异形截面管道气体平均流速的测量仪。

附图说明

图1是管道气体平均流速测量仪的主视图

图2是管道气体平均流速测量仪的俯视图

图3是管道气体平均流速测量仪的左视图

图4是全压感压翼体的横截面图

图5是静压-负压感压翼体的横截面图

具体实施方式

下面结合附图详述一实施例：如图1-图3所示，为典型的矩形截面布置方式。管道气体平均流速测量仪安装在管道的矩形截面上，本身即为一段同规格矩形截面管道，固定在管道中。对气流的一面为分割成正方形等面积的格栅1，格栅1后面间隔固定着4根竖立着的全压感压翼体2和3根静压-负压感压翼体3。对着格栅1的全压感压翼体2的弧面中心线上等距离开有6个全压感压孔4；对着格栅1的静压-负压感压翼体3的弧面中心线两侧等距离各开有6个静压感压孔5。

如图5所示，静压-负压感压翼体3两侧等距离开的静压感压孔5与翼体中心线的夹角A为40°。

如图2所示，4根全压感压翼体2的顶部都与一根全压压力信号输出管6相通；3根静压-负压感压翼体3的顶部都与一根静压压力信号输出管7相通。全压压力信号输出管6和静压压力信号输出管7的同一侧均开有通向外部的接口8。

如图4、图5所示，全压感压翼体2和静压-负压感压翼体3都是由一根竖立的圆管9及两侧成夹角的边板10焊接而成。

Claims (5)

1、管道气体平均流速测量仪，安装在管道的截面上，本身即为一段同规格管道，直接固定在管道中，其特征在于：面对气流的一面分割成矩形等面积格栅，格栅后面间隔固定着一组竖立着的全压感压翼体和静压-负压感压翼体，所述全压感压翼体上方设的全压压力信号输出管与每一根全压感压翼体的顶部相通；所述静压-负压感压翼体上方设的静压压力信号输出管与每一根静压-负压感压翼体的顶部相通。

2、根据权利要求1所述的管道气体平均流速测量仪，其特征在于：对着格栅的所述全压感压翼体的弧面中心线上等距离开全压感压孔；对着格栅的所述静压-负压感压翼体的弧面中心线两侧等距离开静压感压孔。

3、根据权利要求1或2所述的管道气体平均流速测量仪，其特征在于：所述全压感压翼体和静压-负压感压翼体都是由一根竖立的圆管及两侧成夹角的边板焊接而成。

4、根据权利要求1或2所述的管道气体平均流速测量仪，其特征在于：所述静压-负压感压翼体两侧等距离开的静压感压孔与翼体中心线的夹角为39°-110°。

5、根据权利要求1所述的管道气体平均流速测量仪，其特征在于：所述全压压力信号输出管和静压压力信号输出管的同一侧均开有通向外部的接口。

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