CN1218164C - 大风道中的多风道风量测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大风道中的多风道风量测量方法及装置。测量方法是将大风道分隔成n部分，利用n个测风装置测量各风道中的全压及静压差值，通过压力传感器传递压力差值至信号采集器，由系统主机完成风道风量计算并显示。本发明具有以下优点：①测风装置前加装了格栅对进入测风装置的气体进行整流，消除了弯头或风门等造成的涡流，提高测量精度。②分隔后各小风道当量直径减小，机翼型或文丘利等风量测量装置尺寸相应减小，降低了测风装置对空间位置的要求。③使用该技术可以使分风道的当量直径减少，测风装置前要求的直管段绝对长度减少，在大风道空间位置较为狭窄的情况下满足了测风装置对直管段的要求。

Description

大风道中的多风道风量测量方法及装置

                          技术领域

本发明涉及一种大风道中的多风道风量测量方法及装置。

                          背景技术

长期以来，大截面风道的风量在线测量是个难题，大风道内的气流流动常受到风门、流道转弯、分流和汇流、管道截面的扩大和缩小等外部因素的影响，使大风道管道流动发展为流速分布复杂的流动。

流量测量的影响因素是多种多样的，这是因为存在着：1、流体性质的多样性，如流体粘度的差别、单相与多相、可压缩与不可压缩、压力和密度参数的高低、流体的清洁程度等等；2、管道系统的多样性，如管道截面的圆与非圆、内壁的光滑与粗糙、是否弯曲、分流与汇流、流量的大小等；3、流动状态的多样性，如层流与紊流、旋转流与脉动流、流动是否达到充分发展等。同时还受测量装置的工作原理和是否满足它的技术规定的影响。

目前，大风道风量测量主要采用的测风装置有机翼、风道型文丘利、笛型管及双文丘利等，各具其待点。大风道风量测量装置的测量原理均利用了平均流速的概念，若要使输出信号能代表相应的平均流速，就必须保证测量时的流速分布达到相对均匀的流速分布，这是保证测量准确的必要条件。一般均按充分发展的流速分布考虑，要求测量装置前有一定长度的直管段。

风量的测量要求有流场稳定或流动相似，但运行调节过程不可能使风道内流动稳定，有时还使其流速分布相似也不可能。要测量准确，就必须稳流整流，满足测量装置的要求，但现场条件及空间位置有时无法满足测量要求

                          发明内容

本发明的目的是提供一种大风道中的多风道风量测量方法及装置。

测量装置是在风道内依次设有整流装置(1)、测风装置(2)、风道分隔板(3)，所说的整流装置(1)为整流格栅，用于对气流进行整流，测风装置(2)为机翼型测风装置、文丘里测风装置、笛形管、双文丘里测风装置、毕托管、靠背管、阿牛巴管或热电测风装置，风道分隔板(3)为将大风道分隔成小风道的隔板。

测量方法将大风道分隔成多个小风道，利用多个测风装置测量各小风道中的全压及静压差值，通过压力传感器传递压力差值至信号采集器，由系统主机完成风道风量计算并显示。

本发明具有以下优点：

①测风装置前加装了格栅对进入测风装置的气体进行整流，消除了弯头或风门等造成的涡流，提高测量精度。

②分隔后各小风道当量直径减小，机翼型或文丘利等风量测量装置尺寸相应减小，降低了测风装置对空间位置的要求。

③使用该技术可以使分风道的当量直径减少，测风装置前要求的直管段绝对长度减少(测风装置要求的最短直管段尺寸一般与风道当量直径成正比关系，如机翼型风量测量装置要求装置前至少有0.6倍当量直径的直管段)，在大风道空间位置较为狭窄的情况下满足了测风装置对直管段的要求。

④在勉强满足测风装置尺寸及装置前直管段长度要求时，将大风道进行分割，一方面测风装置尺寸减小，另一方面分风道当量直径减小，则测风装置前的直管段长度相对增加，风量测量装置测量精度大大提高。

⑤各分风道风量偏差较大时，采用对各分风道分别测量风量然后求和，减小了风量测量误差。

⑥由于在各风道中的风量测量装置的阻力系数一致，当各风道中风速分布不均时，风速高的分风道阻力大，风速低分风道阻力小，阻力大的风道将迫使部分气流转至阻力小的风道通过，自动达到一种平衡状态，因此经过分风道后风速分布更为均匀。

                          附图说明

图1是大风道中的多风道风量测量装置结构示意图；

图2是差压信号输出接线示意图。

                        具体实施方式

大风道中的多风道风量测量方法是通过压力传感器传递压力差值至信号采集器，压力差值采用各测风装置压力差值并联出一个压力差值传送，或采用各测风装置压力差值分别传送。

上述系统主机完成风道风量计算中的分风道中测风装置流量系数根据单独标定值计算。

大风道中的多风道风量测量装置是在风道内依次设有整流装置1、测风装置2、风道分隔板3。所说的整流装置为均匀或非均匀格栅。测风装置2为机翼型测风装置、文丘里测风装置、笛形管、双文丘里测风装置、毕托管、靠背管、阿牛巴管或热电测风装置。分隔板为将大风道分隔成小风道的隔板。

本发明根据所测大风道流动的具体情况将一个不稳定、不相似的流场划分为多个相对稳定或相似的流场，分别进行风量测量，这就是多风道风量测量提出的依据和实质。虽然在风道的某一截面上，由于各种因素的影响，其速度的分布不稳定，但经加隔板划分为数个区域后，各区城内可得到相对稳定或相似的速度分布。

而且，风道分割后，使风道的当量直径缩短，相对延长了测风装置所在位置的直管段长度，从而可达到稳定流场的目的。同时风量测量装置的长度可大大缩短，对直风道的空间要求大大降低。如一正方形风道，均分为两部份后当二直径缩短到75％；四均分后可缩短到50％。这在现场布置空间狭小时，显得非常有益。

本发明将大风道分隔成多个小风道(小风道数量根据现场条件及风道尺寸而定)，利用多个测风装置测量各小风道中的全压及静压差值，通过压力传感器传递至信号采集器，由系统主机完成风道风量的计算并显示。为消除风道入口可能存在的旋涡，在分隔装置前加装了整流装置。

整流装置1安装在分隔板2之前，一般采用整流格栅，其目的是消除进入分隔风道时的涡流。分隔风道的数量及分隔板的长度是该测量技术的关键参数，应根据现场条件、管道尺寸及测风装置3形式等而定。测风装置3安装在各分隔风道内，测风装置3可采用机翼型、文丘利、笛形管或其它形式的探头，具体形式根据现场位置、测量精度、阻力大小要求等而确定。测风装置3前的直管段长度应满足该形式传感装置对直管段的要求。

各测风装置3出来的压力信号根据风道结构位置确定并联输出或分别输出，若各小风道流场相似，流量相差不大，可把全压和静压并联至一个差压变压器输出，否则应单独输出，分别计算流量然后求和。输出信号连接如图2所示。风量计算如下所示。

并联输出时，

$Q=k\·A\·\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ρ}}}$

式中，

Q--风道总风量；

k--测风装置流量系数；

A--分隔后小风道面积；

Δp--并联后总差压；

ρ--气体密度；

分别输出时，

$Q=\underset{i=1,n}{\mathrm{\Σ}}(k_i\·A_i\·\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δ}{p}_i}{{\mathrm{\ρ}}_i}})$

式中，

Q--风道总风量；

n--小风道个数；

k_i--各个测风装置流量系数；

A_i--分隔后各小风道面积；

Δp_i--各小风道测风装置输出差压；

ρ_i--各小风道内气体密度；

Claims (5)

1、一种大风道中的多风道风量测量装置，其特征在于在风道内依次设有整流装置(1)、测风装置(2)、风道分隔板(3)，所说的整流装置(1)为整流格栅，用于对气流进行整流，风道分隔板(3)为将大风道分隔成小风道的隔板，测风装置(2)为机翼型测风装置、文丘里测风装置、笛型管、双文丘里测风装置、毕托管、靠背管、阿牛巴管或热电测风装置，并安装在每个所说的小风道内。

2、根据权利要求1所述的大风道中的多风道风量测量装置，其特征在于所说的整流格栅为均匀或非均匀的。

3、一种利用权利要求1中所述装置的大风道中的多风道风量测量方法，其特征在于，将大风道分隔成多个小风道，利用多个测风装置测量各小风道中的全压及静压差值，通过压力传感器传递压力差值至信号采集器，由系统主机完成风道风量计算并显示。

4、根据权利要求3所述的大风道中的多风道风量测量方法，其特征在于所说的通过压力传感器传递压力差值至信号采集器：是采用各测风装置压力差值并联出一个压力差值传送，或者采用各测风装置压力差值分别传送。

5、根据权利要求3所述的大风道中的多风道风量测量方法，其特征在于所说的系统主机完成风道风量计算中的分风道中测风装置流量系数根据单独标定值计算。