CN105607668A - 空气流量调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气流量调节装置，其包括总温测量单元、高精度调压阀、总压测量单元、可调喉道二元收缩扩张喷管和控制系统，当需要调节流量的管道的直径为D时，在管道入口1D位置配置总温测量单元，在离总温测量单元5D位置配置高精度调压阀，在离高精度调压阀10D位置布置总压测量单元，在离所述总压测量单元5D位置配置所述可调喉道二元收缩扩展喷管，所述总温测量单元、高精度调压阀、总压测量单元、可调喉道二元收缩扩张喷管均与所述控制控制系统电连接。本发明解决了现有空气流量调节方法流量调节精度较低，较高精度条件下无法一次进行大范围流量调节的不足。能够实时调节喷管喉道和阀后压力来进行大范围的空气流量高精度调节。

Description

空气流量调节装置

技术领域

本发明涉及一种空气流量调节装置。

背景技术

目前常用的空气流量调节方案可分为两大类：一类直接调节，另一类为节流方式调节。

直接调节一般采用流量调节阀直接以流量计采集信号为反馈进行流量调节，其一般应用在流动平稳、扰动较小的环境，调节精度受到流量计精度和阀门前后气流扰动大小的影响，精度偏差在5％以上，应用于如大型天然气气输气管道等工业领域。

节流方式流量调节一般采用调压阀或减压阀与节流孔板配合，在孔板孔口形成音速流动，根据空气动力学原理空气流量与孔板前总压(阀后总压)和孔板开孔面积成正比，通过调节阀后压力和更换不同孔径的孔板来调节流量。该方式阀前和孔板后的气流扰动对流量影响很小，流量调节精度较高，精度偏差可控制在5％以内。这种调节方式优点在于流量调节精度高，缺点是无法大范围进行流量调节，选定孔板后，只能通过调节阀后压力一定范围内调节空气流量，如果所需流量超出其调节范围，需要通过更换不同孔径的孔板来实现。

现有的流量调节方式要么流量调节精度较低，要么无法一次进行大范围流量调节，本发明采用高精度调压阀和可变喉道的二元收缩扩张喷管，通过实时调节喷管喉道和阀后压力来进行大范围的空气流量调节，流量调节精度高。

发明内容

本发明提供一种空气流量调节装置，其能够高精度大范围进行流量调节。

本发明的空气流量调节装置包括总温测量单元、高精度调压阀、总压测量单元、可调喉道二元收缩扩张喷管和控制系统，当需要调节流量的管道的直径为D时，在所述管道入口1D位置配置所述总温测量单元，在离所述总温测量单元5D位置配置所述高精度调压阀，在离所述高精度调压阀10D位置布置总压测量单元，在离所述总压测量单元5D位置配置所述可调喉道二元收缩扩展喷管，所述总温测量单元、高精度调压阀、总压测量单元、可调喉道二元收缩扩张喷管均与所述控制控制系统电连接。

优选所述可调喉道二元收缩扩张喷管的喉道面积可以调节

本发明解决了现有空气流量调节方法流量调节精度较低，较高精度条件下无法一次进行大范围流量调节的不足，通过采用高精度调压阀和可变喉道的二元收缩扩张喷管，实时调节喷管喉道和阀后压力来进行大范围的空气流量调节，流量调节精度高。

附图说明

图1为流量调节装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的空气流量调节装置也是通过节流方式来进行流量调节，与其余节流方式调节流量不同的在于该发明采用高精度调压阀和可变喉道的二元收缩扩张喷管来替代节流孔板，通过实时调节喷管喉道和阀后压力来进行大范围的空气流量调节。同时由于喷管流动分离少、均匀性好，其流量调节精度更高，可达到1％以内。

其原理为：

根据空气动力学原理，流通通道内的空气流量G与流动总压P₀、总温T₀、流通面积A和速度系数λ具有一定的函数关系，其符合下述公式：

$G=0.04042\frac{P_{0}A}{\sqrt{T_0}}q\left(\mathrm{\λ}\right)$

其中： $q\left(\mathrm{\λ}\right)={\left(\frac{r+1}{2}\right)}^{\frac{1}{r-1}}\mathrm{\λ}{(1-\frac{r-1}{r+1}{\mathrm{\λ}}^2)}^{\frac{1}{r-1}}$

根据超声速流动理论，当通道出入口达到一定压比后，在通道最小截面(喷管喉道)处会产生音速流动，此时喷管喉道处的速度系数λ＝1、q(λ)＝1，于是空气流量G仅与流动总压P₀、总温T₀、喷管喉道面积A_*有关，气流总温T₀可以通过测量获得，因此要获得所需流量可以通过调节P₀和A_*来实现，通常流动总压P₀受到气源压力和用气压力的限制，调节裕度一般都不大，因此如果A_*可以灵活调节，将会使流量在一个很大的范围内进行调节。

根据上述与原理本发明人研究出如下的装置配置：

如图1所示，本发明的流量调节装置包括总温测量单元1、高精度调压阀2、总压测量单元3、可调喉道二元收缩扩张喷管4、控制系统5。

当需要调节流量的管道入口管道直径为D，在离管道入口1D的位置配置总温测量单元1，在总温测量单元15D的位置布置高精度调压阀2，在离高精度调压阀210D的位置布置总压测量单元3，在离总压测量单元35D的位置布置可调喉道二元收缩扩展喷管4。可调喉道二元收缩扩张喷管4的喉道面积可以调节。

控制系统5采集总压测量数据、总温测量数据、可调喷管喉道位置计算获得空气流量，对比所需流量，对调压阀和可调喷管喉道进行调整，从而获得所需流量。

Claims (2)

1.一种空气流量调节装置，其特征在于：包括总温测量单元、高精度调压阀、总压测量单元、可调喉道二元收缩扩张喷管和控制系统，当需要调节流量的管道的直径为D时，在所述管道入口1D位置配置所述总温测量单元，在离所述总温测量单元5D位置配置所述高精度调压阀，在离所述高精度调压阀10D位置布置总压测量单元，在离所述总压测量单元5D位置配置所述可调喉道二元收缩扩展喷管，所述总温测量单元、高精度调压阀、总压测量单元、可调喉道二元收缩扩张喷管均与所述控制控制系统电连接。

2.如权利要求1所述的空气流量调节装置，其特征在于：所述可调喉道二元收缩扩张喷管的喉道面积可以调节。