CN103837703A - 流体翼片导流型弯管测速装置及其测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体翼片导流型弯管测速装置及测速方法，其特征在于：测速装置包括有弯形流体管道，所述弯形流体管道内沿着流体流向或垂直于流体流向设有至少一个导流翼形，所述导流翼形截面是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，在导流翼形上设有正压端和负压端的取压口。

Description

流体翼片导流型弯管测速装置及其测速方法

  

技术领域：

本发明涉及一种火力发电、化工、石油、轻工等领域的气体测量装置，特别是流体翼片导流型弯管测速装置及方法。

  

背景技术：

气体的测速装置目前种类繁多，采用较多的是差压式测速装置，如巴类（图3的威力巴）测速装置、机翼型测速装置（图1、图2）、双文丘里测速装置等。其中的共同点是为了提高测量品质，必须增加流动阻力以及测速装置前后需要足够的直段，但是，增加流动阻力会增加流动的能量损耗；测速装置前后的直段经常受到现场位置的限制而无法满足要求。

动压p与速度v的平方成正比，关系为p=ρv2/2，这是标准毕托管的计算方法，而其他类型的测速装置也接近这个算法，通常在常温下，10m/s的空气速度在测速装置上产生的差压一般不会超过100Pa。但是对于低流速的情形，由于动压太小，往往因为差压太小而难以测量。 

现有技术中巴类测速装置、文丘里或双文丘里等测速装置由于要求的前、后直段长以及在低流速时产生的差压较小，无法在不转弯的直段较短以及低流速时使用。 

双文丘里测速装置有利于测量差压的提高，但是测量低流速的气流是效果并不好，而且通常只测量一处，不具备均压功能。 

目前，有利用管道弯头作为测速装置的产品，可以用于管道直段不够而且有弯头的场合，但是，只是纯粹的弯头。由于没有导流板，存在转弯时的流动损失，流速低时，形成的差压较小，无法应用。 

  

发明内容：

本发明的目的在于提供一种流体翼片导流型弯管测速装置及方法，该流体翼片导流型弯管测速装置及方法能够用于测量装置前后直段不够的场合，具有防粉尘性能良好（这方面的性能明显由于巴类和机翼型测速装置）、流动损失较小（相对于机翼型测速装置）、所需的前后直段短（短于目前最短的相对于机翼型测速装置）、通过适当的设计能够测量低流速的气体、流速适应范围广的特点。

本发明流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：包括有弯形流体管道，所述弯形流体管道内沿着流体流向或垂直于流体流向设有至少一个导流翼形,对于单个导流翼形，有两种情形可供选择，一种是两侧各半片；另一种是将导流翼置于中间偏向弯头内侧位置，导流功能较好，两种差异见图4，所述导流翼形截面是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，在导流翼形上设有正压端和负压端的取压口。 

上述正压端取压口设在导流翼形的前端部，且取取压口的静压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压,见图8。 

上述正压端取压口设在导流翼形的前端部、正对来流，且取取压口的全压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压，见图9a。 

上述弯头成水平放置时，翼片的等截面方向（截面呈水平位置）垂直放置，在取压口的底部开设放灰孔，上部设有导压管。 

上述在垂直管道中翼片的等截面方向（截面呈垂直位置）水平放置，取压口的压力引出管对侧设有排灰管，翼片的管道中的前后端位置不改变。 

上述在含粉尘测量介质的弯形流体管道中，正压端取压口设在翼片的后部，取静压或全压均可，取全压时防止粉尘的效果略差，但正、负压端差压较大，以减少粉尘正面撞击取压孔，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压。 

上述弯形流体管道纵截面为方形、圆形或其他形状，其它形状的截面不典型，但也可以应用。 

本发明流体翼片导流型测速方法，其特征在于：通过在弯形流体管道内沿着流体流向设置至少一个导流翼形，导流翼形截面是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，在导流翼形上设置正压端和负压端的取压口，通过正、负压端差压测量器测得取压口流体压力差值。 

上述通过正压端取压口设在导流翼形的前端部，且取取压口的静压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压，见图8。 

上述通过正压端取压口设在导流翼形的正对来流，且取取压口的全压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压，见图9a。 

本发明通过导流翼形截面是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，从而有利于在导流时减小阻力，尖的、渐扩的前端在流体分流时可以避免突然的转折，以减少阻力，并且尽量减少流动的能量损失；尖的、渐收的后端在流体汇合时可以避免流体脱离翼片而引起流动的能量损失，对于较为紊乱的来流，不是被动地靠测速装置前后的直段来使流动规整，主要是通过弯头处导流翼的导流来规整流动，这样，缩短了测速装置前后所需要的直段、使得原来无法安装测速装置的地方得以安装。导流翼不同的厚度可以适应不同的流速，较厚的翼片可实现测量低流速的气体。 

  

附图说明：

图1a是德尔塔巴测速装置；

图1b是威力巴测速装置，与德尔塔巴测速装置同属巴类测速装置，这里只列出两种常见的巴类测速装置；

图1c是圆形均速管测速装置；

图1d是菱形均速管测速装置；

图1e是双管并列的均速管测速装置；

图1f是双管前后布置的均速管测速装置；

图2a是现有机翼型测速装置(两个机翼)的构造示意图；

图2b是图2a的仰视图；

图2c是现有机翼型测速装置(四个机翼)的构造示意图；

图3是现有部分测风装置性能的比较图；

图4-7是本发明具有一片、两片、三片、四片导流翼形的弯形流体管道图；

图8是本发明的一实施例构造示意图（正压取压口在导流翼前部、取静压）；

图9a是本发明的一实施例构造示意图（正压取压口在导流翼前部、取全压）；

图9b是本发明的一实施例构造示意图（正压取压口在导流翼后部、取全压）

图10是本发明的一实施例构造示意图；

图11是本发明的一实施例构造示意图（正压取压口在导流翼后部取负压）。

  

具体实施方式：

本发明本发明流体翼片导流型弯管测速装置，包括有弯形流体管道1(可以弯90°或其它角度)，所述弯形流体管道1内沿着流体流向或垂直于流体流向设有至少一个导流翼形2，所述导流翼形截面是尖的、渐扩的前端201，尖的、渐收的后端202，在导流翼形上设有正压端和负压端的取压口203、204。见图4a，作为特殊情况，将一个导流翼分成两半，分别设置在两侧壁面，图4a’为了获得良好的导流效果，导流翼置于靠近弯头内侧的位置，而不是中间，以获得良好的导流效果，对于多个导流翼，也是同样的规律，在导流翼形上设有正压端和负压端的取压口。

本发明通过导流翼形截面是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，从而有利于在导流时减小阻力，尖的、渐扩的前端在流体分流时可以避免突然的转折，以减少阻力，并且尽量减少流动的能量损失；尖的、渐收的后端在流体汇合时可以避免流体脱离翼片而引起流动的能量损失，从而可实现测量低流速的气体。 

在弯头处设计测速装置还有一个额外的好处，就是在弯头处有导流功能，这样减少了弯头处的流动损失。 

导流翼片的长度可以从弯头延伸到直段，以提高导流效果 。 

通常的测速装置为了保证测量精度，对于安装位置的前、后直段有要求，例如通常巴类测量装置要求前直段（上游）5倍以上特征尺寸，后直段（下游）3倍以上特征尺寸；机翼形测速装置本身具有良好导流功能，几乎是目前前、后直段的需求最短的测速装置，上、下游要求的直段可以在1倍特征尺寸以内，但是它的相对钝的前端在一定程度上影响了导流功能。为了提高导流功能，将前端设计成尖的、渐扩的，这样既增加了导流功能，也降低了流动阻力，通过适当的设计，能够保证流动的稳定性，与机翼形测速装置相比，进一步缩短了上、下游要求的直段。 

流动阻力大是机翼形测速装置缺陷之一，这对于节省能耗是有意义的。而本发明能够降低阻力和流动损耗，主要的方法是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端；在弯头处的导流翼片对于流动具有导流作用，能够有效减少该处流动的紊乱程度。 

为了达到上述效果，采用CFD（计算流体力学）对翼形轮廓、安装位置等进行计算，以获得良好的导流效果（均匀的流场），稳定的流动特性，以及较低的流动阻力。 

对于干净（不含粉尘等）的测量介质，上述正压端取压口203设在导流翼形的前端部201，且取取压口的静压，负压端取压口204设在翼片最鼓出位置。（如图8）。图4、图5、图6、图7分别为一片、两片、三片导流翼形及其在圆形和方形弯管道中的情况，还可以有更多的导流翼形。 

对于干净（不含粉尘等）的测量介质，为了提高测量差压（尤其对于翼片较薄的场合），上述正压端取压口设在导流翼形的正对来流，且取取压口的全压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置。（如图9所示）。 

上述在垂直放置的翼片，弯头成水平放置，在取压口的底部开设放灰孔3，上部设有导压管4（如图10所示）。 

上述在垂直管道中翼片水平放置，取压口的压力引出管对侧设有排灰管。水平放置的翼片，放灰孔设在取压口引出管的对侧，均压腔室的下部。（如图11所示）。 

对于流速较低的情形，除了正压端可以取全压外，可以增加导流翼片厚度，以增加差压；并与压力变速器匹配。 

上述在含粉尘测量介质的弯形流体管道中，正压端取压口设在翼片的后部，负压端取压口设在翼片最鼓出位置。以防止粉尘正面撞击取压孔，减少粉尘进入均压腔。但这时的正、负差压偏小，需要适当增加导流翼片厚度。而机翼型测速装置的正压端取压位置只能迎着来流，粉尘极其容易进入均压腔。 

上述弯形流体管道纵截面为方形或圆形。 

本发明流体翼片导流型测速方法，其特征在于：通过在弯形流体管道内沿着流体流向或垂直于流体流向设置至少一个导流翼形，导流翼形截面是尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，在导流翼形上设置正压端和负压端的取压口，通过压力测量器测得取压口流体压力值。 

上述通过正压端取压口设在导流翼形的前端部，且取取压口的静压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置,取静压。 

上述通过正压端取压口设在导流翼形的正对来流，且取取压口的全压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置,取静压。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

  

Claims (10)

1.一种流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：包括有弯形流体管道，所述弯形流体管道内沿着流体流向设有至少一个导流翼形，所述导流翼形截面按流动方向，起点是尖的、渐扩的前端，终点是尖的、渐收的后端，在导流翼形上设有正压端和负压端的取压口。

2.根据权利要求1所述的流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：所述正压端取压口设在导流翼形的前端部，且取取压口的静压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压。

3.根据权利要求1所述的流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：所述正压端取压口设在导流翼形的正对来流，且取取压口的全压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压。

4.根据权利要求1、2或3所述的流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：弯头成水平放置时，翼片的等截面方向（截面呈水平位置）垂直放置，在取压口的底部开设放灰孔，上部设有导压管。

5.根据权利要求1、2或3所述的流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：在垂直管道中翼片的等截面方向（截面呈垂直位置）水平放置，取压口的压力引出管所对应取压腔对侧的下部设有排灰管，翼片在管道中的前后端位置不改变。

6.根据权利要求1所述的流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：在含粉尘测量介质的弯形流体管道中，正压端取压口设在翼片的后部外侧,取静压或取动压均可，以减少粉尘正面撞击取压孔，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压。

7.根据权利要求1所述的流体翼片导流型弯管测速装置，其特征在于：所述弯形流体管道横截面多为方形或圆形，并且尺寸与测量装置的外壳一致。

8.一种流体翼片导流型弯管测速方法，其特征在于：通过在弯形流体管道内沿着流体流向设置至少一个导流翼形，导流翼形截面是根据流体的流动方向尖的、渐扩的前端，尖的、渐收的后端，在导流翼形上设置正压端和负压端的取压口，通过压力测量器测得取压口流体压力值或用差压计测量正压端和负压端的差压。

9.根据权利要求8所述的流体翼片导流型弯管测速方法，其特征在于：通过正压端取压口设在导流翼形的前端部，且取取压口的静压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压。

10.根据权利要求8所述的流体翼片导流型弯管测速方法，其特征在于：通过正压端取压口设在导流翼形的正对来流，且取取压口的全压，负压端取压口设在翼片最鼓出位置、取静压。

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