CN106525159A - 风道流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风道流量测量装置，包括管壁，管壁上固定安装有孔板，孔板与管壁的轴线方向垂直，孔板的中心与管壁的轴线垂直，孔板的中心处设有主孔，主孔为圆形。主孔的外侧还设置有卫星孔，卫星孔沿主孔外侧均匀分布。该风道流量测量装置能够在测量时使得流体形成理想流体，提高测量的精度。

Description

风道流量测量装置

技术领域

本发明属于风道中的流体测量技术领域，特别是涉及一种风道流量测量装置。

背景技术

电站锅炉双进双出钢球磨煤机的出力是经过控制进入磨煤机内的一次风量来控制进入锅炉的燃料量的，所以对一次风量测量信号的准确性和精度要求更为严格，而大口径风道流量的准确测量是国内电站锅炉尚未解决的难题之一。

由于国内电站锅炉设计占地面积是很重要指标，几乎所有电站锅炉风道设计时都未充分考虑风量测量对直管段的要求。由于管道截面大、直管段短、流速低、含粉尘大导致了在测量上存在很多难题。对于燃煤灰分较大的电站锅炉，随着运行时间的增多，会出现一次风带灰量增大，更加剧了测量***取样部件堵灰问题。多数电站锅炉一次风量无法测量准确，磨煤机一次风量测量不准，风量曲线与阀门开度和机组负荷的对应关系差。一次风量作为燃烧控制***很重要的被调量，风量测量不准确、精度不够，意味着送进去锅炉的煤粉量难以精确控制。所以使得锅炉整个燃烧***参数都在预期控制范围外波动。解决磨煤机一次风量测量问题一直困扰着相关技术人员。

传统的机翼测风装置在多数电厂已经广泛使用近40年，主要以三曲线机翼为主。它的缺点十分明显，压损较大，压损在60％～100％差压值；制造工艺比较困难，且易堵塞信号管路；重复性稳定性差；风速低，压力在几千帕时测量效果很差。它的优点相对传统老三样(孔板，喷嘴，文丘里)量程比可做到10︰1，直管段前3D后1D(D表示的是管内径)。众多厂家承诺可以做到前0.6D后0.2D，但实际使用过程中经多家调研发现仅能用于监视用途，无法满足自动控制使用。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的技术问题而提供风道流量测量装置，该风道流量测量装置能够在测量时使得流体形成理想流体，提高测量的精度。

一种风道流量测量装置，包括管壁，管壁上固定安装有孔板，孔板与管壁的轴线方向垂直，孔板的中心与管壁的轴线垂直，孔板的中心处设有主孔，主孔为圆形。

整流多孔流量计巧妙的设计在于将多孔整流器和测量孔板合二为一，能最大限度地将流场平衡调整成理想状态，从而将差压式流量计的优势发挥到极至。当流体穿过孔板的主孔时，流体将被平衡调整，涡流被最小化，形成近似理想流体，通过常规取压装置，可获得稳定的差压信号，根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。

优选的技术方案，其附加特征在于：主孔的孔壁与孔板垂直。

通过孔壁与孔板垂直设置，不易磨损，其β值长期保持不变，大大延长检定周期，节省检定费用。而且，也减少了紊流的剪切力对压力测量的影响。

优选的技术方案，其附加特征在于：主孔的外侧还设置有卫星孔，卫星孔沿主孔外侧均匀分布。

通过设置卫星孔，可以增加流体的流通面积，提高流通能力，降低测量装置对压力所造成的损失。多孔的孔板的永久性压力损失可以降低到单孔的孔板的1/2，大幅度的节省了能源消耗。

进一步优选的技术方案，其附加特征在于：卫星孔分为多组，每组卫星孔均沿孔板的中心均匀分布。

多孔对称的平衡设计，减少了涡流的形成和紊流摩擦，降低了动能损失，在同样的测量工况下，与传统节流装置相比减少了2.5倍的永久压力损失，接近文丘里管，从而节省了相当大的运行能量成本，是一种典型节能型仪表，值得大量推广。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：卫星孔的孔壁垂直于孔板。

通过孔壁与孔板垂直设置，不易磨损，其β值长期保持不变，大大延长检定周期，节省检定费用。而且，也减少了紊流的剪切力对压力测量的影响。

更进一步优选的技术方案，其附加特征在于：孔板在主孔与相邻的两个卫星孔之间的区域设有导流罩，导流罩为半球形或椭球形。

通过设置导流罩，可以引导经过孔板的流体，避免形成涡流而造成的压力损失，从而节约了能源消耗。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：孔板在两组卫星孔之间的相邻的3或4个卫星孔之间的区域设有导流罩，导流罩为半球形或椭球形。

通过设置导流罩，可以引导经过孔板的流体，避免形成涡流而造成的压力损失，从而节约了能源消耗。

再进一步优选的技术方案，其附加特征在于：各个卫星孔的面积总和为主孔面积的3/7-2/3。

当将各个卫星孔的面积总和设置为上述面积的时候，可以有效的提高流量测量装置的通过能力，减少绝对压力损失。同时产生的压强变化，足以利用普通的压力传感器测量出来准确的结果。

优选的技术方案，其附加特征在于：孔板的两侧分别设有压力传感器。

通过设置压力传感器，可以测量孔板两侧的压降，可获得稳定的差压信号，根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。

此外，还具有以下优点：

整流多孔流量计几乎适用于所有流体测量，是流体测量技术的一场革命，其加工、制造安装可以像孔板一样实现标准化，检定同样容易实现干标，有望成为节流装置新的国际标准。

统一的高精度流量测量，将提高物料和能源平衡比。多孔流量测量装置经过实流标定，传感器精度可达±0.30％、±0.50％，适用于贸易计量场合；用几何尺寸检定，传感器精度可达±0.50％、±1.00％，适用于过程控制场合。

直管段要求最低，可以节省大量的管道材料和相关费用。多孔流量测量装置能将流场平衡调整稳定，且压力恢复比传统节流装置快两倍，大大所短了对直管段的要求。大多数情况下，其前后直管段为前2D后1D，最小0.5D。

量程比宽，重复性和长期稳定性好。与传统节流装置相比，整流多孔流量计极大提高了测量范围。研究结果显示：雷诺数大于50000时，选择合适的孔径参数，多孔流量测量装置量程比不受限制。根据工业测量实际应用需要，常规测量量程比为10:1，10：1以上可以用多个变送器分段测量，可使量程比达到30：1、50:1或更高，β值选择也突破了传统孔板(β值为孔板的开孔直径与管道内径的比值)，从0.20～0.95，重复性大大提高，可达0.1％。

使用寿命长。整个仪表无可动部件，因此可以长期保持稳定性，使用寿命比传统节流装置延长5～10倍。

附图说明

图1是本发明实施例1的风道流量测量装置的主视图；

图2是图1的左视图。

图3是本发明实施例2的风道流量测量装置的左视图。

图4是本发明实施例3的风道流量测量装置的剖视图；

图5是图4的左视图。

图6是本发明实施例2的风道流量测量装置的主视图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并详细说明如下：

实施例1：

图1是本发明实施例1的风道流量测量装置的主视图；图2是图1的左视图。

图中新出现的附图标记所表示的含义如下：1、安装法兰；2、管壁；3、孔板；4主孔。

一种风道流量测量装置，包括管壁，管壁的两端分别与安装法兰固定连接，安装法兰用于与管道的法兰相配合，将测量装置安装到管路中，管壁上固定安装有孔板，孔板与管壁的轴线方向垂直，孔板的中心与管壁的轴线垂直，孔板的中心处设有主孔，主孔为圆形。

整流多孔流量计巧妙的设计在于将多孔整流器和测量孔板合二为一，能最大限度地将流场平衡调整成理想状态，从而将差压式流量计的优势发挥到极至。当流体穿过孔板的主孔时，流体将被平衡调整，涡流被最小化，形成近似理想流体，通过常规取压装置，可获得稳定的差压信号，根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。

优选的，主孔的孔壁与孔板垂直。

通过孔壁与孔板垂直设置，不易磨损，其β值长期保持不变，大大延长检定周期，节省检定费用。而且，也减少了紊流的剪切力对压力测量的影响。

优选的，孔板的两侧分别设有压力传感器。

通过设置压力传感器，可以测量孔板两侧的压降，可获得稳定的差压信号，根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。

实施例2：

图3是本发明实施例2的风道流量测量装置的左视图。图中，与上述实施例所使用附图相同的附图标记，仍然沿用上述实施例对于该附图标记的定义。图中新出现的附图标记所表示的含义如下：5、卫星孔。

本实施例与实施例1的区别在于：

主孔的外侧还设置有卫星孔，卫星孔沿主孔外侧均匀分布。

通过设置卫星孔，可以增加流体的流通面积，提高流通能力，降低测量装置对压力所造成的损失。多孔的孔板的永久性压力损失可以降低到单孔的孔板的1/2，大幅度的节省了能源消耗。

再进一步优选的，卫星孔的孔壁垂直于孔板。

通过孔壁与孔板垂直设置，不易磨损，其β值长期保持不变，大大延长检定周期，节省检定费用。而且，也减少了紊流的剪切力对压力测量的影响。

再进一步优选的，各个卫星孔的面积总和为主孔面积的3/7-2/3。

当将各个卫星孔的面积总和设置为上述面积的时候，可以有效的提高流量测量装置的通过能力，减少绝对压力损失。同时产生的压强变化，足以利用普通的压力传感器测量出来准确的结果。

此外，还具有以下优点：

整流多孔流量计几乎适用于所有流体测量，是流体测量技术的一场革命，其加工、制造安装可以像孔板一样实现标准化，检定同样容易实现干标，有望成为节流装置新的国际标准。

统一的高精度流量测量，将提高物料和能源平衡比。多孔流量测量装置经过实流标定，传感器精度可达±0.30％、±0.50％，适用于贸易计量场合；用几何尺寸检定，传感器精度可达±0.50％、±1.00％，适用于过程控制场合。

直管段要求最低，可以节省大量的管道材料和相关费用。多孔流量测量装置能将流场平衡调整稳定，且压力恢复比传统节流装置快两倍，大大所短了对直管段的要求。大多数情况下，其前后直管段为前2D后1D，最小0.5D。

量程比宽，重复性和长期稳定性好。与传统节流装置相比，整流多孔流量计极大提高了测量范围。研究结果显示：雷诺数大于50000时，选择合适的孔径参数，多孔流量测量装置量程比不受限制。根据工业测量实际应用需要，常规测量量程比为10:1，10：1以上可以用多个变送器分段测量，可使量程比达到30：1、50:1或更高，β值选择也突破了传统孔板，从0.20～0.95，重复性大大提高，可达0.1％。

使用寿命长。整个仪表无可动部件，因此可以长期保持稳定性，使用寿命比传统节流装置延长5～10倍。

实施例3：

图4是本发明实施例3的风道流量测量装置的剖视图；图5是图4的左视图。图中，与上述实施例所使用附图相同的附图标记，仍然沿用上述实施例对于该附图标记的定义。图中新出现的附图标记所表示的含义如下：6、整流罩。

本实施例与实施例2的区别在于：

孔板在主孔与相邻的两个卫星孔之间的区域设有导流罩，导流罩为半球形。

当气流从图示中的左侧进入到测量装置中，遇到半球形的导流罩，可以先被导流罩导流，顺利的流进卫星孔5和主孔4，避免直接冲击到孔板上再流经卫星孔5和主孔4而形成的涡流和紊流，减少了紊流、涡流而造成的压力损失，从而节约了能源消耗。

实施例4：

图6是本发明实施例2的风道流量测量装置的左视图。

本实施例与实施例2的区别在于：

卫星孔分为两组，每组卫星孔均沿孔板的中心均匀分布，每组卫星孔均分布在一个以孔板中心为圆心的圆。

多孔对称的平衡设计，减少了涡流的形成和紊流摩擦，降低了动能损失，在同样的测量工况下，与传统节流装置相比减少了2.5倍的永久压力损失，接近文丘里管，从而节省了相当大的运行能量成本，是一种典型节能型仪表，值得大量推广。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，例如：①整流罩，也可以应用在有多组卫星孔的情况下；②孔板，不仅仅可以是圆形的，也可以是矩形；③整流罩不仅仅可以是半球形，也可以半椭球形。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风道流量测量装置，其特征在于：包括管壁，所述管壁上固定安装有孔板，所述孔板与所述管壁的轴线方向垂直，所述孔板的中心与所述管壁的轴线垂直，所述孔板的中心处设有主孔，所述主孔为圆形。

2.根据权利要求1所述的风道流量测量装置，其特征在于：所述主孔的孔壁与所述孔板垂直。

3.根据权利要求1所述的风道流量测量装置，其特征在于：所述主孔的外侧还设置有卫星孔，所述卫星孔沿主孔外侧均匀分布。

4.根据权利要求3所述的风道流量测量装置，其特征在于：所述卫星孔分为多组，每组卫星孔均沿所述孔板的中心均匀分布。

5.根据权利要求4或3中任一项所述的风道流量测量装置，其特征在于：所述卫星孔的孔壁垂直于所述孔板。

6.根据权利要求求3所述的风道流量测量装置，其特征在于：所述孔板在所述主孔与相邻的两个所述卫星孔之间的区域设有导流罩，所述导流罩为半球形或椭球形。

7.根据权利要求4所述的风道流量测量装置，其特征在于：

所述孔板在两组所述卫星孔之间的相邻的3或4个所述卫星孔之间的区域设有导流罩，所述导流罩为半球形或椭球形。

8.根据权利要求4或3中任一项所述的风道流量测量装置，其特征在于：各个所述卫星孔的面积总和为所述主孔面积的3/7-2/3。

9.根据权利要求1所述的风道流量测量装置，其特征在于：孔板的两侧分别设有压力传感器。