CN107179105A - 流量测量装置 - Google Patents

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范培安
刘炳建
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Shenhua Group Corp Ltd
Shenhua Guoneng Group Corp Ltd
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Shenhua Group Corp Ltd
Shenhua Guoneng Group Corp Ltd
Tianjin Dagang Power Plant of Shenhua Guoneng Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及测量设备领域，公开了一种流量测量装置，该流量测量装置包括：多个流速传感器，以阵列设置在管道中，被配置成检测流体流速，其中，每个所述流速传感器包括：测量整流管、同轴设置在该测量整流管内的节流件以及取压口，所述取压口被配置以使所述流量测量装置能够获取流体流过所述节流件前后的压差。通过上述技术方案，采用阵列方式设置的多个流速传感器能够消除管道截面积上流畅不均匀给流量测量造成的影响，获得准确的流量测量数据。

Description

流量测量装置
技术领域
本发明涉及测量设备领域，具体地涉及一种流量测量装置。
背景技术
自上世纪60年代末均速管流量计问世以来，虽不断改进名称各异，但都是基于皮托管测速原理，以测管道中直径(圆管)或长与宽(矩形管)上几点的流速来推算流量的一种***式流量仪表。常见的还有文丘里式、机翼式、热扩散式。
上述流量计都能够实现对流体进行流量测量，各有不同的优缺点。
均速管式流量计，优点是***式安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快；可实现多点布置测量大风道平均流速；缺点是取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质风量测量。
文丘里式流量计，优点是***式安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快；缺点是取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质；如果单点布置，不适宜大风道的风量测量。
机翼式流量计，优点是反应速度快；多点测量大风道平均流速；缺点是体积大，安装不方便；风道阻力大，不节能；取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质。
热扩散式流量计，优点是***式安装方便；阻力小，节能性能好；非差压方式测量，不存在堵塞问题，运行维护量小；低流速精度高；缺点是热传导方式测量，存在滞后现象；价格高；无方向性；电极上的积灰会影响其测量准确性；如果单点布置，不适宜大风道的测量。
发明人在实施本发明的实施例时发现，现有技术中的流量计存在易堵塞或者不适用于大风道测量的问题。
针对上述技术问题，现有技术中尚无良好解决方案。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的易堵塞或者不适用于大风道测量的问题，提供一种流量测量装置，该流量测量装置具有结构简单适用性强的特点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种流量测量装置，该流量测量装置包括：
多个流速传感器，以阵列设置在管道中，被配置成检测流体流速，其中，
每个所述流速传感器包括：测量整流管、同轴设置在该测量整流管内的节流件以及取压口，所述取压口被配置以使所述流量测量装置能够获取流体流过所述节流件前后的压差。
可选地，每个所述流速传感器具有两个取压口，其中第一取压口设置在所述节流件的前部，以及第二取压口设置在所述节流件上流体通过所述节流件时的最大流速部；以及
每个所述流速传感器还包括分别与所述两个取压口对应连接的第一引压导管和第二引压导管，其中所述第一引压导管与所述第一取压口的连接处和所述第二引压导管与所述第二取压口的连接处各设置一个清灰器，该清灰器被配置成在流体冲击作用下振动。
可选地，所述清灰器为T型摆清灰器。
可选地，该流量测量装置包括适于连接压差变送器的正压输出管和负压输出管，其中多个所述第一引压导管与所述正压输出管连接，以及所述多个所述第二引压导管与所述负压输出管连接。
可选地，所述测量整流管和/或所述节流件为刚玉材料。
可选地，所述阵列为至少一列。
可选地，所述流量测量装置被设置在所述管道的直管段，该直管段长度大于或等于1.5倍所述管道的直径。
可选地，所述流量测量装置被设置在所述管道的直管段上沿流体流向的直管段长度的前五分之四处。
可选地，所述流量测量装置被配置成通过底座设置在所述管道中，其中，所述底座被预先焊接在所述管道上。
可选地，所述多个流速传感器按照等截面阵列排布。
可选地，所述流体为气流或水流。
通过上述技术方案，采用阵列方式设置的多个流速传感器能够消除管道截面积上流畅不均匀给流量测量造成的影响，获得准确的流量测量数据。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明示例实施方式提供的流量测量装置组成示意图；
图2是本发明实施方式提供的流量测量装置中流速传感器组成结构示意图；以及
图3是图2中所示的流速传感器的引压导管剖面放大图。
附图标记说明
1 流速传感器 2 底座
3 正压输出管 4 负压输出管
5 固定装置 6 密封装置
7 管道 11 整流管
12 节流件 13 引压导管
14 引压导管 15 取压口
16 取压口 17 清灰器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指图中所示的方位。
在以下针对具体实施方式的描述中以流量测量装置在发电锅炉的风管风道中应用为例进行说明。需要说明的是，以风管风道为例仅为了描述本发明的原理，不对本发明的保护范围进行限制。本发明实施方式提供的流量测量装置适用于气流，同样适用于水流等液体流。
图1是本发明示例实施方式提供的流量测量装置组成示意图。如图1所示，本发明的实施例提供了一种流量测量装置，该流量测量装置可以包括：多个流速传感器1，以阵列设置在管道7中，被配置成检测管道7中流体的流速，其中，每个流速传感器1可以包括：测量整流管11、同轴设置在该测量整流管11内的节流件12以及取压口15(16)，取压口15(16)可以被配置以使所述流量测量装置1能够获取流体流过所述节流件12前后的压差。
在实施方式中，流量测量装置1还可以包括适于连接压差变送器的正压输出管3和负压输出管4。在实施方式中，本发明提供的流量测量装置可以基于S形毕托管测量原理，即采用S形毕托管作为流速传感器。将流量测量装置安装在管道上，使流速传感器阵列位于管内。当管内有气流流动时，阵列的迎风面受气流冲击，在此处气流的动能转换成压力能，因而迎面管内压力较高，其压力可以称为“全压”；而背风侧由于不受气流冲压，其管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“静压”。全压和静压之差称为差压，其大小与管内风速有关，风速越大，差压越大；风速小，差压也小，风速与差压的关系符合伯努利方程：
其中，V为风速，单位：m/s；k为流量测量装置的流量系数；△P为差压，单位：Pa；以及ρ为气体密度，单位：kg/m3。
通过上述技术方案，利用同轴安装在测量整流管中的节流件，可以将流体逐渐地节流收缩到测量整流管的内边壁附近，让流体流过由节流件与测量整流管内壁所形成间隙，从而形成节流件前后的差压；通过测量此差压△P，可以实现流量测量。采用阵列方式设置的多个流速传感器能够消除管道截面积上流场不均匀给流量测量造成的影响，获得准确的流量测量数据。
图2是本发明实施方式提供的流量测量装置中流速传感器组成结构示意图，图3是图2中所示的流速传感器的引压导管剖面放大图。以下结合图2和图3对本发明实施方式提供的流量测量装置中的流速传感器的组成结构进行详细描述。
如图2和图3所示，在实施方式中，每个流速传感器1可以具有两个取压口15(16)，其中取压口15设置在所述节流件12的前部，以及取压口16设置在节流件12上流体通过节流件12时的最大流速部；以及每个流速传感器1还包括分别与两个取压口15(16)对应连接的引压导管13(14)，其中引压导管13与取压口15的连接处和引压导管14与取压口16的连接处各设置一个清灰器17，该清灰器17被配置成在流体冲击作用下振动，如图3所示，可以沿虚线所示轨迹摆动。
在举例的实施方式中，流速传感器可以是基于文丘里测量原理的文丘里管。清灰器17可以为T型摆清灰器。T型的两端可转动地固定在取压口15(16)附近，在管道内气流的冲击下清灰器17可以作无规则摆动，起到自清灰作用。根据发明人实测，通过设置清灰器17，即使管道内煤粉浓度达到50％，长期运行也不会造成装置或管路堵塞。
在实施方式中，多个引压导管13可以与正压输出管3连接，以及多个所述引压导管14可以与负压输出管4连接，相当于在正压输出管3处输出来自全部引压导管13的压力，而在负压输出管4处输出来自全部引压导管14的压力，通过联通引压导管来消除管道截面积上的流场不均匀对测量呆料的影响。
在实施方式中，本发明实施方式提供的流量测量装置中与流体接触的部分可以采用耐磨材料制造。例如，测量整流管11和节流件12可以为刚玉材料。
在实施方式中，可以根据管道的形状或尺寸来设置流速传感器阵列。在举例的实施方式中，阵列可以为一列。在可替换的实施方式中，阵列为至少两列。例如，对于大尺寸管道可采用多列阵列的网格法布局，将流速传感器按照等截面阵列排布进行同截面多点测量，可精确测量气体流速流量。需要说明的是，对于引压导管的连接方式，可以采用焊接或者螺纹连接等保证气密性的连接方式。
在实施方式中，流量测量装置优选地被设置在待测管道的直管段，该直管段长度大于或等于1.5倍所述管道的直径。对于管道中的位置，优选地，可以将流量测量装置设置在待测管道的直管段上沿流体流向的直管段长度的前五分之四处。
在实施方式中，流量测量装置可以包括底座2。该底座2可以被预先焊接在待测管道7上。流量测量装置可以通过底座2设置在管道7中，例如通过诸如螺栓螺母的固定装置5。为了保证良好密封，在固定装置5处可以设置密封装置6。
根据发明人实测，在将本发明实施方式提供的流量测量装置安装在一次风道上测量一次风的情况下，与诸如机翼式、均速管式流量计相比，能够产生大于一倍的动压。
由于发电锅炉的风管风道直管段一般比较短，管道截面积上的流场很不均匀，有的部位甚至有回流产生。当风道的截面积较大时，单点测量风道内的风量是不准确的，甚至其测量的数据无任何意义。通过本发明实施方式提供的流量测量装置，采用等截面阵列布置多个测点的方法，能够测得同截面的平均速度。采用的选点方法可以为ISO3966《封闭管道中流体流量的测量-采用皮托静压管的速度面积法》或ISO 7145:1982《圆形截面封闭管道中流体流量的测定-在截面的一点上测量速度的方法》国际标准中规定的等面积法。通过本发明实施方式提供的流量测量装置，对于各种形状的风道，可根据现场实际情况确定所需测点的数量、测量装置的数量和布置方式等。此外，它还具备***、安装方便；阻力小，节能性好；反应速度快；多点测量大风道平均流速等特点。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种流量测量装置，其特征在于，该流量测量装置包括：
多个流速传感器，以阵列设置在管道中，被配置成检测流体流速，其中，每个所述流速传感器包括：测量整流管、同轴设置在该测量整流管内的节流件以及取压口，所述取压口被配置以使所述流量测量装置能够获取流体流过所述节流件前后的压差。
2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，每个所述流速传感器具有两个取压口，其中第一取压口设置在所述节流件的前部，以及第二取压口设置在所述节流件上流体通过所述节流件时的最大流速部；以及
每个所述流速传感器还包括分别与所述两个取压口对应连接的第一引压导管和第二引压导管，其中所述第一引压导管与所述第一取压口的连接处和所述第二引压导管与所述第二取压口的连接处各设置一个清灰器，该清灰器被配置成在流体冲击作用下振动。
3.根据权利要求2所述的流量测量装置，其特征在于，所述清灰器为T型摆清灰器。
4.根据权利要求2所述的流量测量装置，其特征在于，该流量测量装置包括适于连接压差变送器的正压输出管和负压输出管，其中多个所述第一引压导管与所述正压输出管连接，以及所述多个所述第二引压导管与所述负压输出管连接。
5.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述测量整流管和/或所述节流件为刚玉材料。
6.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述阵列为至少一列。
7.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量测量装置被设置在所述管道的直管段，该直管段长度大于或等于1.5倍所述管道的直径。
8.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量测量装置被设置在所述管道的直管段上沿流体流向的直管段长度的前五分之四处。
9.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流量测量装置被配置成通过底座设置在所述管道中，其中，所述底座被预先焊接在所述管道上。
10.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述多个流速传感器按照等截面阵列排布。
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