CN109669056A - 一种皮托管流速仪的检定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于计量技术机构及环保监控系统技术领域，涉及一种皮托管流速仪的检定装置及方法，检定装置包括风洞、辅助控制系统以及用于对皮托管流速仪的位置进行调节的测量工作台；风洞的电机采用离心变频风机，离心变频风机与辅助控制系统连接；在对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量工作台上，且皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；皮托管流速仪安装于测量工作台后，皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直。本发明的皮托管流速仪的检定装置解决了现有用于流速仪检定的回路式风洞‑封闭式风洞结构复杂、制作成本高、受到的影响因素多、操作复杂、占地面积大等问题。

Description

一种皮托管流速仪的检定装置及方法
技术领域
本发明属于计量技术机构及环保监控系统技术领域，涉及一种皮托管流速仪的检定装置及方法，本发明可满足皮托管、差压变送器、皮托管流速仪等多种差压类型的仪表或设备的检定。
背景技术
在环境污染不断加重的今天，人们正在寻找各种方法来控制污染或减少污染，固定污染源除了对SO2、NOx、烟尘等参数进行实时监测外，还需要对烟气的流速、压力、温度等参数进行监测，以便及时对锅炉燃烧情况和烟气排放情况进行调整。在我国固定污染源排放污染物实行浓度和总量控制，排放烟气的流速(流量)，是确定污染物总量的重要参数。
目前市场上流速监测的方法主要为皮托管差压法和超声波法，其中皮托管差压法因为其结构简洁，安装方便、价格低廉等特点占据着主流市场；但是国内目前只有对皮托管系数的检定标准规范和方法，还没有专门针对皮托管流速仪的检定的装置或制定的标准规范和方法。据了解现场皮托管流速仪的生产厂家，主要是通过闭式环形回路式风洞，或者是通过压力发生器进行检定。但现有用于流速仪检定的回路式风洞-封闭式风洞存在结构复杂、制作成本高、受到的影响因素多、操作复杂、占地面积大等问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是为了提供一种皮托管流速仪的检定装置及方法，该检定装置能够根据国家计量检定规程，实现对皮托管系数检测、流速仪标定/检测、差压变声器标定/检测；具有占用面积少、结构合理、操作方便的特点。
本发明采用的技术方案如下：
一种皮托管流速仪的检定装置，包括风洞、辅助控制系统以及用于对皮托管流速仪的位置进行调节的测量工作台；风洞的电机采用离心变频风机，离心变频风机与辅助控制系统连接；在对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量工作台上，且皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；皮托管流速仪安装于测量工作台后，皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直。
风洞还包括依次同轴设置的进口段、收缩段、扩压段、稳定段以及喷管，离心变频风机的出风口与进口段的入口连接，进口段的出口与收缩段的入口连接，收缩段的出口与扩压段的入口连接，扩压段的出口与稳定段的入口连接，稳定段的出口与喷管的入口连接，喷管的出口为整个风洞的出口。
收缩段的出口与扩压段的入口处设有节流装置，节流装置内装有风速调节板，风速调节板上开设有与扩压段同轴的圆形通风孔。
风速调节板两端均接有气囊，气囊上均连接有微差压计，微差压计用于对流速输出的微调补偿。
所述的微差压计为补偿式微压计。
稳定段内装有蜂窝整流器。
测量工作台包括四向丝杠模块、测量设备托板和测量设备支撑架，测量设备托板安装于四向丝杠模块上，四向丝杠模块能够驱动测量设备托板在水平面移动至预设位置并固定；测量设备支撑架安装于测量设备托板上；当对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量设备托板上，并通过测量设备支撑架进行支撑。
四向丝杠模块包括手摇式直向导轨和手摇式横向导轨，手摇式直向导轨与风洞轴线垂直，手摇式直向导轨和手摇式横向导轨均包括导轨、丝杠和滑块，丝杠设置于导轨内，滑块与丝杠螺纹配合连接，导轨能够为滑块导向；手摇式横向导轨的导轨安装于手摇式直向导轨的滑块上，测量设备托板安装于手摇式横向导轨的滑块上。
还包括测量间距板，测量间距板设置于风洞的出口，用于固定皮托管流速仪的压力采样口以及指示皮托管流速仪的压力采样口距离风洞出口的位置。
一种皮托管流速仪的检定方法，采用上述装置进行，过程如下：
首先将待检定的皮托管流速仪安装在测量工作台上，调节测量工作台，使皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直；
将皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；
辅助控制系统控制离心变频风机启动，并以预设频率工作使洞出风口的风速达到预设值，辅助控制系统获取皮托管流速仪的流速输出值，并通过皮托管流速仪的流速输出值和预设流速值之间的误差分析来评估被待测托管流速仪的性能。
收缩段的出口与扩压段的入口处设有节流装置，节流装置内装有风速调节板，风速调节板两端均接有气囊，气囊上均连接有用于对流速输出的微调补偿的微差压计；辅助控制系统控制离心变频风机启动前，获取风洞出口风速在预设值下对应的离心变频风机的风机频率a以及压力补偿大小b；然后辅助控制系统控制离心变频风机以风机频率a工作，且调整微差压计使其发生大小为b的补偿压力。
本发明具有如下有益效果：
本发明皮托管流速仪的检定装置在对皮托管流速仪检定时，将皮托管流速仪安装于测量工作台上，以及皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；皮托管流速仪安装于测量工作台后，通过调节测量工作台，使皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直；由上述结构可知，本发明的皮托管流速仪的检定装置使一种开放式的检定装置，结构简单、占地面积小，因此制作成本相对较小；对皮托管流速仪检定时，利用辅助控制系统控制离心变频风机启动，并以预设频率工作使洞出风口的风速达到预设值，辅助控制系统获取皮托管流速仪的流速输出值，并通过皮托管流速仪的流速输出值和预设流速值之间的误差分析来评估被待测托管流速仪的性能，因此操作方便。同时本发明的检定装置能够根据国家计量检定规程，实现对皮托管系数检测、流速仪标定/检测、差压变声器标定/检测。综上所述，本发明的皮托管流速仪的检定装置解决了现有用于流速仪检定的回路式风洞-封闭式风洞结构复杂、制作成本高、受到的影响因素多、操作复杂、占地面积大等问题。
由上述本发明皮托管流速仪的检定装置的有益效果可知，本发明基于该检定装置的方法操作方便，能够根据国家计量检定规程，实现对皮托管系数检测、流速仪标定/检测、差压变声器标定/检测。
附图说明
图1为本发明皮托管流速仪的检定装置的结构示意图。
图中，1-风洞箱体，2-离心变频风机，3-风洞，4-风速调节板，5-测量间距板，6-导轨箱体，7-手摇式直向导轨，8-手摇式横向导轨，9-测量设备托板，10-测量设备，11-测量设备支撑架，12-工作台，13-控制电脑，14-变频器，15-微压计。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行进一步说明。
本发明实施例中各部件模块及实施方式介绍：
风洞箱体1：是用于安放离心变频风机2和风洞3的平台，风洞箱体1的底部均匀分布6个用于调节风洞3轴线呈水平的水平调节支撑脚。
离心变频风机2：离心变频风机2连接有部件变频器14，通过调节变频器14的输出频率能够控制离心变频风机2的风机转速，以为风洞3提供不同大小的风速，进一步使风洞3出风口的风速达到预设值。
风洞3：材质可为玻璃钢，利用其轻质高强、可设计性好的优点，工艺简单一次成型。
风速调节板4：即为节流板，其孔径各不同，根据所测流速范围选择合适的孔板。
测量间距板5：用于指示离喷口水平测量位置和安装标准皮托管。
导轨箱体6：安装四向丝杠模块和测量测量设备托板。
手摇式直向导轨7：通过摇柄控制丝杠，带动设备托板竖向移动；
手摇式横向导轨8：通过摇柄控制丝杠，带动设备托板横向移动；
测量设备托板9：用于放置测量设备10，测量设备托板9上设有测量设备支撑架11，以保证检定设备即皮托管流速仪的纵向(即图1中所示手摇式直向导轨7的轴向)位置。
测量设备10：即待检定的皮托管流速仪。
测量设备支撑架11：其上开设有长度为150mm半圆形凹槽，半圆形凹槽内的径等于皮托管流速仪上的皮托管的外径；
工作台12：用于放置控制电脑13。
控制电脑13：用于设定风洞出口流出流体的流速大小和读取皮托管流速仪的流速输出值、测量值；
变频器14：用于控制离心变频风机2以预设频率进行工作。
微压计15：微压计的正、负压口通过橡胶管分别连接于风速调节板4两侧的气囊。
如图1所示，本发明的皮托管流速仪的检定装置，包括风洞3、辅助控制系统以及用于对皮托管流速仪的位置进行调节的测量工作台，辅助系统包括琴式控制台含PC机、天平防震台、气压表、温度计、标准皮托管、差压计；风洞3包括离心变频风机2以及风洞洞体，风洞洞体包括依次同轴设置的进口段、收缩段、扩压段、稳定段以及喷管，上述各功能段均处于同一个管道内。离心变频风机2的出风口与进口段的入口连接，进口段的出口与收缩段的入口连接，收缩段的出口与扩压段的入口连接，扩压段的出口与稳定段的入口连接，稳定段的出口与喷管的入口连接，喷管的出口为整个风洞的出口，收缩段的出口与扩压段的入口处设有节流装置，节流装置内装有风速调节板4，风速调节板4上开设有与扩压段同轴的圆形通风孔，风速调节板4两端均接有气囊，气囊上均连接有微差压计，微差压计用于对流速输出的微调补偿，微差压计为补偿式微压计，稳定段内装有蜂窝整流器，蜂窝整流器为芯格尺寸6mm、芯格长度100mm的不锈钢圆盘。稳定段由初级整流板和长段直管来实现初次整流稳流。离心变频风机2为多叶离心离心变频风机，离心变频风机2与辅助控制系统中的变频器14连接，通过调节外接变频器的输出频率来控制风机转速大小以满足不通流速输出的需求；测量工作台包括四向丝杠模块、测量设备托板9和测量设备支撑架11，测量设备托板9安装于四向丝杠模块上，四向丝杠模块能够驱动测量设备托板9在水平面移动至预设位置并固定；测量设备支撑架11安装于测量设备托板9上；当对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量设备托板9上，并通过测量设备支撑架11进行支撑。四向丝杠模块包括手摇式直向导轨7和手摇式横向导轨8，手摇式直向导轨7与风洞轴线垂直，手摇式直向导轨7和手摇式横向导轨8均包括导轨、丝杠和滑块，丝杠设置于导轨内，滑块与丝杠螺纹配合连接，导轨能够为滑块导向；手摇式横向导轨8的导轨安装于手摇式直向导轨7的滑块上，测量设备托板9安装于手摇式横向导轨8的滑块上。在对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量工作台上，且皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；皮托管流速仪安装于测量工作台后，皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直，在调节时，利用手摇式直向导轨7调节手摇式横向导轨8与测量设备托板9整体沿纵向上的位置，进一步能够调节皮托管流速仪的压力采样口的位置，使皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，一般调整皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的轴线上；根据风洞出口的风速以及皮托管的测量要求，利用手摇式横向导轨8调节测量设备托板9在横向上的位置，进一步调节皮托管流速仪的压力采样口距离风洞出口的距离。
利用本发明的皮托管流速仪的检定装置检定皮托管流速仪的具体工作流程如下：
首先把待检定的皮托管流速仪安装于测量设备托板9上，确定需要风洞预设发生的流速大小，通过调节手摇式横向导轨8和手摇式直向导轨7使得皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口居中的位置；然后通过查对照表得出在该风速下对应的离心变频风机2的风机频率a和风洞3在风速调节板4处的补偿压力大小b；然后调整微压计15使其发生大小为b的补偿压力，设置变频器14的输出频率为a并启动变频器；然后用万用表测量皮托管流速仪的输出流速毫安值并计算皮托管流速仪的流速输出值，或直接通过控制电脑读取皮托管流速仪的流速输出值；最后通过皮托管流速仪的输出值和预设流速值之间的误差分析来评估被待测托管流速仪的性能。一般需对同一皮托管流速仪选取其量程范围内高、中、低三个或更多测量点位来进行性能评估。
对本发明皮托管流速仪的检定装置的定期校验流程如下：
首先把标准皮托管安装在测量间距板5上，要求标准皮托管的测量嘴处于风洞口的中轴线附近；标准皮托管通过皮管连接已校验的数字压力计；然后通过对照表调整微压计15和设置变频器14后并开启变频器14，然后读取数字压力计上的压力并与设定风速下的压力进行比较，通过修正变频器频率使得两个压力值相等；此时记录修正后的频率并用此频率替换对照表内的频率，形成新的对照表。
上述实施例给出了一个有限范围的实例对本发明作出了详细说明，不能认定本发明的实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，凡根据本发明精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1.一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，包括风洞、辅助控制系统以及用于对皮托管流速仪的位置进行调节的测量工作台；风洞的电机采用离心变频风机(2)，离心变频风机(2)与辅助控制系统连接；在对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量工作台上，且皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；皮托管流速仪安装于测量工作台后，皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直。
2.根据权利要求1所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，风洞还包括依次同轴设置的进口段、收缩段、扩压段、稳定段以及喷管，离心变频风机(2)的出风口与进口段的入口连接，进口段的出口与收缩段的入口连接，收缩段的出口与扩压段的入口连接，扩压段的出口与稳定段的入口连接，稳定段的出口与喷管的入口连接，喷管的出口为整个风洞的出口。
3.根据权利要求2所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，收缩段的出口与扩压段的入口处设有节流装置，节流装置内装有风速调节板(4)，风速调节板(4)上开设有与扩压段同轴的圆形通风孔。
4.根据权利要求3所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，风速调节板(4)两端均接有气囊，气囊上均连接有微差压计，微差压计用于对流速输出的微调补偿。
5.根据权利要求2所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，稳定段内装有蜂窝整流器。
6.根据权利要求1所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，测量工作台包括四向丝杠模块、测量设备托板(9)和测量设备支撑架(11)，测量设备托板(9)安装于四向丝杠模块上，四向丝杠模块能够驱动测量设备托板(9)在水平面移动至预设位置并固定；测量设备支撑架(11)安装于测量设备托板(9)上；当对皮托管流速仪检定时，皮托管流速仪安装于测量设备托板(9)上，并通过测量设备支撑架(11)进行支撑。
7.根据权利要求6所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，四向丝杠模块包括手摇式直向导轨(7)和手摇式横向导轨(8)，手摇式直向导轨(7)与风洞轴线垂直，手摇式直向导轨(7)和手摇式横向导轨(8)均包括导轨、丝杠和滑块，丝杠设置于导轨内，滑块与丝杠螺纹配合连接，导轨能够为滑块导向；手摇式横向导轨(8)的导轨安装于手摇式直向导轨(7)的滑块上，测量设备托板(9)安装于手摇式横向导轨(8)的滑块上。
8.根据权利要求1所述的一种皮托管流速仪的检定装置，其特征在于，还包括测量间距板(5)，测量间距板(5)设置于风洞的出口，用于固定皮托管流速仪的压力采样口以及指示皮托管流速仪的压力采样口距离风洞出口的位置。
9.一种皮托管流速仪的检定方法，其特征在于，采用权利要求1所述的皮托管流速仪的检定装置进行，过程如下：
首先将待检定的皮托管流速仪安装在测量工作台上，调节测量工作台，使皮托管流速仪的压力采样口位于风洞出风口的稳流区，皮托管流速仪的压力采样口与风洞出风口垂直；
将皮托管流速仪的控制线路与辅助控制系统连接；
辅助控制系统控制离心变频风机(2)启动，并以预设频率工作使洞出风口的风速达到预设值，辅助控制系统获取皮托管流速仪的流速输出值，并通过皮托管流速仪的流速输出值和预设流速值之间的误差分析来评估被待测托管流速仪的性能。
10.根据权利要求9所述的一种皮托管流速仪的检定方法，其特征在于，收缩段的出口与扩压段的入口处设有节流装置，节流装置内装有风速调节板(4)，风速调节板(4)两端均接有气囊，气囊上均连接有用于对流速输出的微调补偿的微差压计；辅助控制系统控制离心变频风机(2)启动前，获取风洞出口风速在预设值下对应的离心变频风机(2)的风机频率a以及压力补偿大小b；然后辅助控制系统控制离心变频风机(2)以风机频率a工作，且调整微差压计使其发生大小为b的补偿压力。
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