CN201081745Y

CN201081745Y - 气体流量测量管

Info

Publication number: CN201081745Y
Application number: CNU2007201216899U
Authority: CN
Inventors: 阮奕绍
Original assignee: SHENZHEN DONGFANG BOILER CONTROL CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN DONGFANG BOILER CONTROL CO Ltd
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2017-07-18

Abstract

本实用新型公开了一种气体流量测量管，连接于需要测量气体流量的气流管段位置，测量管上有感压孔；其特征在于：所述的测量管为变速段，在变速段气流流动方向上分别设置第一感压孔和第二感压孔。所述的变速段可为一扩张管。所述的变速段也可为一收缩管。为适配于所连接的管段，在测量管变速段后还可以连接过渡段。由于变速段流道内两个毗邻的感压孔截面不同而产生的静压差，根据流体力学原理直接求得气体的流量。具有测量精确、结构简单而造价低，又避免了传统测量手段的缺点。适用于现代工业生产过程中各种不同尺寸、不同截面形状的管道气体流量的测量。

Description

气体流量测量管

技术领域

本实用新型涉及一种气体流量测量技术，具体地说涉及一种气体流量测量管，用于现代工业生产过程中各种不同尺寸、不同截面形状的管道气体流量的测量。

背景技术

气体流量测量是工业生产和过程控制的重要参数。例如，燃料在燃烧设备(如电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉、加热炉等)中燃烧的好坏关键就在于燃料-空气比例的控制。风量过大，烟气带走的热量增多，降低了锅炉的效率；风量少，燃料因缺氧而不能完全燃烧，同样使锅炉效率下降。另一方面，现代锅炉送粉***中的管道长短不一，阻力差异大，使一次风控制困难，常出现积粉和堵管现象，直接影响炉内燃烧工况，使火焰不稳，中心偏斜，燃烧不完全，局部结焦等威胁锅炉安全和经济运行。为了控制燃烧空气量，目前使用了多种检测方法和设备，然而它们都存在某种使用局限，影响测量精度。例如随着电站锅炉容量的不断增大，风道截面积也随之增大，相对的管道直段比例显得太小了，无法满足精确测量风量的要求。因此，无奈之下不少用户选择放弃测量风量，凭司炉经验进行操作。在某些必须测量风量的场合，唯有选择机翼测风装置。由于机翼测风装置的阻塞比很大，明显减少了风道的有效流通面积，增加了风机能耗。其它较常用的风量测量装置还有皮托管、靠背管、笛形管、孔板、文丘里、阿纽巴、多普勒测量仪、电磁流量计等等，它们或对设备要求严格(如测量直段)；或测量不稳，精度不高；或阻力偏大，或制造、安装、标定困难；或对测量环境有特殊要求；或设备投资过高等因素，限制了它们的广泛使用。例如使用皮托管，需要找出代表意义的平均流速，必须把管道截面分为面积相等的若干部分，并近似地认为每一部分的流速都是均匀的，在其中选择相应的点测量，还要对测量的每个点进行记录，然后求出所有测点的平均值，通过动压(全压与静压之差)与气体流速的关系换算，得出流道截面的平均流速。这种方法在大面积工业通风管道的测量时，由于被测点数量很多，用起来十分不便；再加上人工手持皮托管，极易造成人为测量误差。此外，即使是空气也难免存在一些浮动尘粒，很可能把皮托管的感压孔堵塞，影响测量结果。

中国专利(专利号为91202141.1)公开了一种气体测量装置，用以测量带有部分粉状物的气固双相流体的流量。其特征在于测量***由原管段+扩张段+补偿段+收缩段+原管段连接而成，在来流的原管段靠近扩张段入口处附近设一取压孔，在补偿段设一取压孔，由两取压孔之压差求得气体流量。虽然这种方法不失为结构简单、运行可靠、安装操作方便，但两取压孔都设在流道截面突变附近，流线缺乏均匀有序，信号欠稳；同时，两取压孔之间因流道形状突然改变，流阻不可忽略，并且计算繁杂，还会造成测量误差。

发明内容本实用新型的目的是提供一种气体流量测量管，它不仅测量精度高，而且结构简单、使用维护方便。适于各种有关工业过程用户使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气体流量测量管，连接于需要测量气体流量的气流管段位置，测量管上有感压孔；其特征在于：所述的测量管为变速段，在变速段气流流动方向上分别设置第一感压孔和第二感压孔。

所述的变速段可为一扩张管。所述的变速段也可为一收缩管。

为适配于所连接的管段，在测量管变速段后还可以连接过渡段。

本实用新型的原理是，流体流过装有感压孔的变速段时，在变速段的断面1-1和断面2-2处，根据粘性流体的伯努利方程可得：

z_{1} + \frac{P_{1}}{ρ_{1} g} + \frac{u_{1}^{2}}{2 g} = z_{2} + \frac{P_{2}}{ρ_{2} g} + \frac{u_{2}^{2}}{2 g} - - - - - - - - - - - - - - - - (1)

式中：z₁，z₂断面1-1、2-2的位置头，m；

P₁，P₂断面1-1、2-2的静压头，Pa；

u₁，u₂断面1-1、2-2的气体流速，m/s；

ρ₁，ρ₂断面1-1、2-2的气体密度，kg/m³；

对空气ρ₀＝1.293kg/m³，

ρ = ρ_{0} \frac{273}{273 + t},

t为气体温度，℃

g重力加速度，g＝9.81m/s².

由于断面1-1、2-2距离较近，流体流经两断面的温度几乎不变，且压力降甚微，可视为不可压缩流体。由于两感压孔离地面距离相同，则位置头z₁＝z₂，

ρ₂＝ρ₁＝ρ，于是式(1)变为

P_{1} / ρ + \frac{u_{1}^{2}}{2} = P_{2} / ρ + \frac{u_{2}^{2}}{2}

或

\frac{1}{ρ} (P_{1} - P_{2}) = \frac{1}{2} (u_{2}^{2} - u_{1}^{2}) - - - - - - - - - - - - - (2)

根据流量连续性原理u₁f₁＝u₂f₂，或

u_{1} = u_{2} (\frac{f_{2}}{f_{1}})

式中：f₁、f₂为断面1-1、2-2的流通面积，m²；代入(2)式得：

2 / ρ (P_{1} - P_{2}) = u_{2}^{2} - u_{2}^{2} {(\frac{f_{2}}{f_{1}})}^{2} = u_{2}^{2} [1 - {(\frac{f_{2}}{f_{1}})}^{2}] - - - - - - - - - - - - - (3)

而(P₁-P₂)＝ΔP，Pa；---------------------------------(4)

所以，

u_{2} = \sqrt{\frac{2}{ρ}} \times \sqrt{\frac{ΔP}{1 - {(\frac{f_{2}}{f_{1}})}^{2}}}, m / s;

气体流量Q＝3600u₂f₂，m³/h。

本实用新型的有益效果是，由于仅采用变速段结构，在变速段气流流动方向上分别设置第一感压孔和第二感压孔。测量变速段流道内两个毗邻的感压孔截面两点静压差，根据流体力学原理直接求得气体的流量。具有测量精确、结构简单而造价低，又避免了传统测量手段的缺点。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的第一个实施例剖视构造示意图。测量管变速段为扩张管结构。

图2为本实用新型的第二个实施例剖视构造示意图。测量管变速段为收缩管结构。

图3为本实用新型的第三个实施例剖视构造示意图。气流管路为矩形管结构。

图中：1.气流进气管段、2.变速段、3.补偿段、4.过渡段、5.第一感压孔、6.第二感压孔，7.气流出气管段。

具体实施方式

实施例1 如图1所示，一种气体流量测量管，连接于需要测量气体流量的气流管段位置，测量管上有感压孔；其特征在于：所述的测量管有变速段2，在变速段气流流动方向上分别设置第一感压孔5和第二感压孔6。变速段2为一扩张管。两感压孔5、6的水平距离为0.1-2.0倍气流管段当量直径，且两取压孔距地面距离相等。变速段半扩角可在5-70°范围内变化。具体的尺寸：气流进气管段1直径为159mm，后接一半扩角为22.5°的、长320mm扩张管结构的变速段2。在距扩张管进口127mm和240mm处的壁面设第一感压孔5和第二感压孔6。两感压孔距地平面距离相等。扩张管进口径为159mm，出口径为422.4mm，出口处与一缓冲补偿段3相接；补偿段长160mm，直径为422.4mm；补偿段另一端与收缩过渡段4相接；收缩过渡段长238mm，小端直径159mm，与气流出气管段7连接。将两感压孔之压差通过压力传感器传递至信号采集器，由***主机完成风道风量计算并显示，并送至需要控制和执行的***。变速段出口也可不加补偿段和过渡段而直接与扩张段口径一致的管段连接，这并不影响流量的测量。

实施例2如图2所示，一种气体流量测量管，连接于需要测量气体流量的气流管段位置，测量管上有感压孔；其特征在于：所述的测量管有变速段2，在变速段气流流动方向上分别设置第一感压孔5和第二感压孔6。变速段2为一收缩管，其收缩半角取值5-70°。两感压孔5、6的水平距离为0.1-2.0倍气流管段当量直径，且两取压孔距地面距离相等。这种结构特别适合当送气管道截面较大(如当量直径＞426mm)时。变速段2后面同样可加一补偿段3和一过渡段4，也可不加。

实施例3如图3所示，一种气体流量测量管，有现成的矩形送气管道，其截面为宽350mm，高230mm，且有一扩张变速段2，变速段2仅向宽度方向扩展(当然，也可沿宽度、深度两个方向扩展)。在扩张变速段2的侧壁设两感压孔5、6，把压差信号传出，完成在线显示、监测和控制。其余，同实施例1。

Claims

1.一种气体流量测量管，连接于需要测量气体流量的气流管段位置，测量管上有感压孔；其特征在于：所述的测量管为变速段，在变速段气流流动方向上分别设置第一感压孔和第二感压孔。

2.根据权利要求1所述的测量管，其特征在于：所述的变速段为一扩张管。

3.根据权利要求1所述的测量管，其特征在于：所述的变速段为一收缩管。

4.根据权利要求2所述的测量管，其特征在于：所述的扩张管，其扩张半角取值5-70°，在其侧壁上的第一感压孔和第二感压孔间水平距离是0.1-2倍气流管道当量直径。

5.根据权利要求3所述的测量管，其特征在于：所述的收缩管，其收缩半角取值5-70°，在其侧壁上的第一感压孔和第二感压孔间水平距离是0.1-2倍气流管道当量直径。

6.根据权利要求1所述的测量管，其特征在于：所述的变速段的第一感压孔和第二感压孔距地面水平距离相等。

7.根据权利要求1所述的测量管，其特征在于：在测量管变速段后连接过渡段。

8.根据权利要求7所述的测量管，其特征在于：所述的过渡段出口适配于所连接的管段。