CN111537137A - 一种用于含尘气体管道的静压测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含尘气体管道的测量技术领域，尤其是涉及一种用于含尘气体管道的静压测量方法。包括如下步骤：首先在待测含尘气体管道上设置测量装置；所述测量装置包括用管路依次连接的压缩空气源、压缩空气罐、阀门一、节流装置一、阀门二、节流装置二及取压管；在测量前，首先利用标准气体流量计对测量装置进行校正；步骤三、开始测量时，所有阀门为全开状态；压缩空气进入含尘气体管道；根据流体力学理论公式计算得到待测气体的静压；在使用前和使用一段时间后，拆下节流装置一和节流装置二校正阻抗系数。本发明彻底解决了含尘气体测量容易堵塞管道的问题，可以提高连续测量的可靠性，测量精度得到保证。

Description

一种用于含尘气体管道的静压测量方法
技术领域
本发明涉及含尘气体管道的测量技术领域，尤其是涉及一种用于含尘气体管道的静压测量方法。
背景技术
由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为静压。静压是单位体积气体所具有的势能，是一种力，它的表现将气体压缩、对管壁施压。管路内气体的绝对静压，可以是正压，高于周围的大气压；也可以是负压，低于周围的大气压。
水泥厂、火电厂中有很多含尘气体管道需要进行静压测量。由于气体中含有大量的粉尘，粉尘会在测压管路中不断累积、降低管路的内径最终堵塞测压管，从而导致压力表或压力变送器无法得到正确的压力，使用寿命也较短。目前现场往往采用定期抽取敲打测压管路或设置敲打装置等方法减少管路内的粉尘，不仅造成严重的人力浪费，测量效果也不完全精准。此外，目前的测量装置在测量高温含尘气体时，取压管由于处在高温高尘环境，容易损坏。因此本发明开发的含尘气体管道的静压测量方法具有重要的实用价值。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于含尘气体管道的静压测量方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于含尘气体管道的静压测量方法，包括如下步骤：
步骤一、首先在待测含尘气体管道上设置测量装置，所述测量装置包括用管路依次连接的压缩空气源、压缩空气罐、阀门一、节流装置一、阀门二、节流装置二及取压管；所述取压管沿径向插入含尘气体管道内用于取得含尘气体管道中气体的静压值；取压管上的压缩空气出口设在背向气流流向一侧；含尘气体管道壁上设有与取压管匹配的连接口；阀门一与节流装置一之间通过三通节头依次连接阀门三和压力测量装置一；节流装置一与阀门二之间通过三通节头依次连接阀门四和压力测量装置二；
步骤二、在测量前，首先利用标准气体流量计对测量装置进行校正，并得到校正后的节流装置一的管路阻抗系数S4，节流装置二的管路阻抗系数S56；
步骤三、开始测量时，所有阀门为全开状态；所述的压缩空气罐中的压缩空气，依次通过阀门一、节流装置一、阀门二、节流装置二及取压管进入含尘气体管道；
步骤四、整个测量装置运行平稳后，获取实际的压力测量装置一的读数P”3.1、实际的压力测量装置二的读数P”3.2；根据流体力学理论公式计算得到待测气体的静压；该公式为Δp＝Sp*Q2，Δp为特定管路段的阻力降，Sp为管路阻抗系数；Q为压缩气体流量。
进一步，当标准气体流量计的压缩气体流量为Q’时，节流装置一的校正阻力降
ΔP4’＝S4*Q’2＝P’3.1-P’3.2；
其中，S4为节流装置一的管路阻抗系数；P’3.1为压力测试装置一校正时的读数；P’3.2为压力测试装置二校正时的读数；
可以根据Q’，P’3.1，P’3.2解出S4；
所述取压管和节流装置二的校正阻力降
ΔP56’＝S56*Q’2＝P’3.2-P大气压；其中P大气压为校正时的大气压；
可以根据Q’、P’3.2、P大气压解出S56；
从而根据流体力学原理：S456＝S4+S56解出S456；
然后实际测量，在已知S56、S4、S456、实际的压力测量装置一的读数P”3.1、实际的压力测量装置二P”3.2的情况下，可以通过S4*Q”2＝P”3.1-P”3.2求出Q”，再根据ΔP”56＝S56*Q”2＝P”3.2-P”静1求出P”静1；
也可以通过S4*Q”2＝P”3.1-P”3.2求出Q”，再根据ΔP”456＝S456*Q”2＝P”3.1P”静2求出P”静2；将P”静1与P”静2取平均值，就可以得到最终的含尘气体静压。
进一步，所述节流装置一和节流装置二是标准孔板、文丘里管中的一种。
进一步，所述取压管可以用于高温气体的测量。
更进一步，所述压力测量装置一和压力测量装置二是常规的压力表、压力变送器中的一种。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明彻底解决了含尘气体流速测量容易堵塞的问题，可以提高连续测量的可靠性，测量精度得到保证，可以提高水泥厂、电厂工艺调节的品质，本发明还具有校正简单的优点；取压管得到的压缩空气冷却，可以深入高温气体测量，延长取压管使用寿命。
本发明串联节流装置一和节流装置二后，管路阻抗S56和S456大大高于取压管阻抗S6，因此即使取压管管路内径发生一定变化，仍然对S56、S456阻抗系数影响较小，测量精度不受影响。另外，节流装置一与含尘气体间隔了节流装置二，且在室温环境中，节流装置二可能因误操作而吸入粉尘，因此节流装置一的管路阻抗稳定性高于节流装置二的管路阻抗稳定性，同时节流装置一的阻抗系数S4高于节流装置二阻抗系数S5五倍以上，保证即使因误操作节流装置二吸入粉尘，而整个装置的阻抗系数S456仍然不发生较大变化，保证测量准确性和稳定性。
附图说明：
图1是本发明中气体压力测量装置的整体示意图。
其中：1、压缩空气罐；2.1、阀门一；2.2、阀门二；2.3、阀门三；2.4、阀门四；3.1、压力测量装置一；3.2、压力测量装置二；4、节流装置一；5、节流装置二；6、取压管；7、含尘气体管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种用于含尘气体管道的静压测量方法，包括如下步骤：
步骤一、首先在待测含尘气体管道7上设置测量装置，所述测量装置包括用管路依次连接的压缩空气源、压缩空气罐1、阀门一2.1、节流装置一4、阀门二2.2、节流装置二5及取压管6；所述取压管6沿径向插入含尘气体管道内用于取得含尘气体管道中气体的静压值；取压管6上的压缩空气出口设在背向气流流向一侧；含尘气体管道壁上设有与取压管6匹配的连接口；阀门一2.1与节流装置一4之间通过三通节头依次连接阀门三2.3和压力测量装置一3.1；节流装置一4与阀门二2.2之间通过三通节头依次连接阀门四2.4和压力测量装置二3.2；
步骤二、在测量前，首先利用标准气体流量计对测量装置进行校正，并得到校正后的节流装置一的管路阻抗系数S4，节流装置二的管路阻抗系数S56；
步骤三、开始测量时，所有阀门为全开状态；所述的压缩空气罐1中的压缩空气，依次通过阀门一2.1、节流装置一4、阀门二2.2、节流装置二5及取压管6进入含尘气体管道，防止粉尘进入取压管6影响测压的准确性甚至堵塞取压管6；当含尘气体管道中有气体流动时，压缩空气与气流同向，避免了动压的影响，从而保证只测量静压；
步骤四、整个测量装置运行平稳后，获取实际的压力测量装置一3.1的读数P”3.1、实际的压力测量装置二3.2的读数P”3.2；根据流体力学理论公式计算得到含尘气体的静压P静；该公式为Δp＝Sp*Q2，Δp为特定一段管路的阻力降，Sp为管路阻抗系数，对于给定的管路和气体，理论上Sp为常数，但实际数值会受到管路内部环境的影响；Q为压缩气体流量。
为了便于理解步骤四的计算方法，首先阐述本方面的测量原理：
由于压缩空气依次沿阀门一2.1、节流装置一4、阀门二2.2、节流装置二5及取压管6进入含尘气体管道，因此得测量装置内的压缩空气流量Q＝Q4＝Q5＝Q6，其中，Q4为节流装置一4的流量，Q5为节流装置二5的流量，Q6为取压管6的流量；
其次，所述取压管6和节流装置二5的阻力降ΔP56＝S56*Q2＝P3.2-P静，其中S56为取压管6和节流装置二5的管路阻抗系数；P3.2为压力测试装置二的读数；P静为含尘气体的静压；
S56＝S5+S6，其中，S5为节流装置二5的管路阻抗系数；S6为取压管6的管路阻抗系数；
其次，节流装置一4的阻力降ΔP4＝S4*Q2＝P 3.1-P 3.2，其中，S4为节流装置一4的管路阻抗系数；P 3.1为压力测试装置一的读数；
其次，整个测量装置的阻力降ΔP 456＝S456*Q2＝P 3.1-P静；其中，S456是整个测量装置的管路阻抗系数，且S456＝S4+S5+S6；
由此可见，只要解出S4、S5、S456即可求得含尘气体的静压P静。步骤二中利用标准气体流量计对测量装置进行校正可以实现这一目的：
当标准气体流量计的压缩气体流量为Q’时，节流装置一4的校正阻力降ΔP4’＝S4*Q’2＝P’3.1-P’3.2；其中，S4为节流装置一的管路阻抗系数；P’3.1为压力测试装置一校正时的读数；P’3.2为压力测试装置二校正时的读数；
可以根据Q’，P’3.1，P’3.2解出S4；
所述取压管6和节流装置二5的校正阻力降ΔP56’＝S56*Q’2＝P’3.2-P大气压；其中P大气压为校正时的大气压；
可以根据Q’、P’3.2、P大气压解出S56；
从而根据流体力学原理：S456＝S4+S56解出S456；
然后实际测量，在已知S56、S4、S456、实际的压力测量装置一的读数P”3.1、实际的压力测量装置二P”3.2的情况下，可以通过S4*Q”2＝P”3.1-P”3.2求出Q”；
再根据ΔP”56＝S56*Q”2＝P”3.2-P”静1求出P”静1；
也可以通过S4*Q”2＝P”3.1-P”3.2求出Q”，再根据ΔP”456＝S456*Q”2＝P”3.1-P”静2求出P”静2。
理论上P”静1＝P”静2，但是实际上往往存在一定偏差，将二者取平均值，就可以得到更准确的含尘气体静压。
由上述过程可知，含尘气体静压的测量与压缩空气罐1和压缩空气源的供应压力无关。
优选的，所述节流装置一4和节流装置二5可以是标准孔板、文丘里管等节流装置；所述取压管6得到的是冷却的压缩空气，因此可以用于高温气体的测量；所述压力测量装置一3.1和压力测量装置二3.2可以是常规的压力表、压力变送器等装置。
由于实际使用中，尽管取压管6中一般不会进入粉尘，但是仍然不可避免会发生外壁的腐蚀、侵蚀等化学成分变化，以及压缩空气中少量有害组分的腐蚀，会造成取压管6内壁的有效管径变化，造成阻抗系数S6改变。本发明串联节流装置一4和节流装置二5后，管路阻抗S56和S456大大高于取压管6阻抗S6，因此即使取压管6管路内径发生一定变化，仍然对S56、S456阻抗系数影响较小，测量精度不受影响。另外，节流装置一4与含尘气体间隔了节流装置二5，且在室温环境中，节流装置二5可能因误操作而吸入粉尘，因此节流装置一4的管路阻抗稳定性高于节流装置二5的管路阻抗稳定性，同时节流装置一4的阻抗系数S4高于节流装置二5阻抗系数S5五倍以上，保证即使因误操作节流装置二5吸入粉尘，而整个装置的阻抗系数S456仍然不发生较大变化，保证测量准确性和稳定性。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种用于含尘气体管道的静压测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、首先在待测含尘气体管道上设置测量装置，所述测量装置包括用管路依次连接的压缩空气源、压缩空气罐、阀门一、节流装置一、阀门二、节流装置二及取压管；所述取压管沿径向插入含尘气体管道内，用于取得含尘气体管道中气体的静压值；取压管上的压缩空气出口设在背向气流流向一侧；含尘气体管道壁上设有与取压管匹配的连接口；阀门一与节流装置一之间通过三通节头依次连接阀门三和压力测量装置一；节流装置一与阀门二之间通过三通节头依次连接阀门四和压力测量装置二；
步骤二、在测量前，首先利用标准气体流量计对测量装置进行校正，并得到校正后的节流装置一的管路阻抗系数S4，节流装置二的管路阻抗系数S56；
步骤三、开始测量时，所有阀门为全开状态；所述的压缩空气罐中的压缩空气，依次通过阀门一、节流装置一、阀门二、节流装置二及取压管进入含尘气体管道；
步骤四、整个测量装置运行平稳后，获取实际的压力测量装置一的读数P”3.1、实际的压力测量装置二的读数P”3.2；根据流体力学理论公式计算得到含尘气体的静压P静；该公式为Δp＝Sp*Q2，Δp为特定管路段的阻力降，Sp为管路阻抗系数；Q为压缩气体流量。
2.如权利要求1所述的用于含尘气体管道的静压测量方法，其特征在于：当标准气体流量计的压缩气体流量为Q’时，节流装置一的校正阻力降
ΔP4’＝S4*Q’2＝P’3.1-P’3.2，
其中，S4为节流装置一的管路阻抗系数；P’3.1为压力测试装置一校正时的读数；P’3.2为压力测试装置二校正时的读数；
可以根据Q’，P’3.1，P’3.2解出S4；
所述取压管和节流装置二的校正阻力降
ΔP56’＝S56*Q’2＝P’3.2-P大气压，
其中P大气压为校正时的大气压；
可以根据Q’、P’3.2、P大气压解出S56；
从而根据流体力学原理S456＝S4+S56解出S456；
然后进行实际测量，在已知S56、S4、S 456、实际的压力测量装置一的读数P”3.1、实际的压力测量装置二P”3.2的情况下，可以通过S4*Q”2＝P”3.1-P”3.2求出Q”，
再根据公式ΔP”56＝S56*Q”2＝P”3.2-P”静1，求出P”静1；
也可以通过S4*Q”2＝P”3.1-P”3.2求出Q”；再根据ΔP”456＝S456*Q”2＝P”3.1-P”静2求出P”静2；将P”静1与P”静2取平均值，就可以得到最终的含尘气体静压。
3.如权利要求1所述的用于含尘气体管道的静压测量方法，其特征在于：所述节流装置一和节流装置二是标准孔板、文丘里管中的一种。
4.如权利要求1所述的用于含尘气体管道的静压测量方法，其特征在于：所述取压管可以用于高温气体的测量。
5.如权利要求1所述的用于含尘气体管道的静压测量方法，其特征在于：所述压力测量装置一和压力测量装置二是常规的压力表、压力变送器中的一种。
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