CN218121106U - 一种风量罩校准标准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风量罩校准标准装置，包括依次连接的变频风机、整流网、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、出风口和风量罩，整流网和稳定段共同构成的圆筒结构与所述出风口的圆筒结构的尺寸相同，收缩段和扩散段都为圆台形结构，试验段的筒体直径小于所述出风口的圆筒结构的筒体直径，试验段上设有标准超声波流量计、温湿度传感器和大气压传感器，标准超声波流量计为多对以上的外夹式的超声波流量计，多对以上的外夹式的超声波流量计采用Z法安装方式。本实用新型的装置能够在风量较大的情况下同时对标准段和测量段的风量进行稳定，以完成大风量情况下的风量罩的精确校准和测量工作，并同时降低硬件成本。

Description

一种风量罩校准标准装置

技术领域

本实用新型属于风量罩标准计量技术领域，更具体地，涉及一种风量罩校准标准装置，以用于风量罩量值溯源。

背景技术

随着社会经济的发展，在电力、钢铁、石化、节能行业及国防科技、航空航天，气象环保、医疗卫生等各个领域已大量使用风量罩。风量罩是专为测量各种大型机械设备或管道中风量的智能风量传感设备，其主要由三个部分构成:风量罩体、基座、PDA。风量罩体主要将风汇集至基座上的风速均匀器进行采集风量。风量罩的显示采用PDA，大屏幕液晶屏显示直观，直接可以通过得到风量数据。风量罩一般通过在风速均匀器上装有风压传感器，传感器将风速的变化反应出来，再根据基座的尺寸计算实时风量。

目前我国有数十家的风量罩生产厂家，有上万台风量罩在空调工程、制药行业、气象环保等领域使用。基于目前我国还没有风量罩的国家校准规范，不能满足风量罩的生产和在用风量罩的量值溯源和周期校准。为确保风量罩量值的准确可靠，因此，有必要研制风量罩校准标准装置以对风量罩量值进行正确可靠的溯源。

如专利申请号为CN201410673900.2的中国专利中提供了一种基于激光多普勒微风速校准装置及其校准方法，基于激光多普勒微风速校准装置，所述校准装置包括依次连接的：气流入口稳定段、气流过滤阻尼段、示踪粒子发生段、收缩段、高低速工作段、标准流量工作段、动力和风机段、高效过滤段。所述示踪粒子发生段主要包括示踪粒子发生器、示踪粒子注入口、扩散孔板，示踪粒子发生器连接示踪粒子注入口，示踪粒子发生器为气溶胶发生器；气溶胶发生器产生的示踪粒子通过扩散孔板均匀分布管道内。该基于激光多普勒微风速校准装置及其校准方法，可完成对微风速的准确、有效的测量，安全可靠。然而，该装置因为各个分段结构都是阻尼式和过滤式的非对称式的通风结构，其主要是用于测量微风下的风速测校准装置，在风量较大的情况下该装置则无法同时稳定标准段和测量段的风量，故其不适合完成大风量情况下的风量罩的精确校准和测量工作，且其使用了激光多普勒测速技术(LDV)，大大提高了硬件成本。

因此，如何设计一种低成本的风量罩校准标准装置，以在风量较大的情况下同时稳定标准段和测量段的风量，从而完成大风量情况下的各种风量罩的精确校准和测量工作，成为当前急需解决的问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本实用新型提供了一种风量罩校准标准装置，能够在风量较大的情况下同时对标准段和测量段的风量进行稳定，以完成大风量情况下的风量罩的精确校准和测量工作，并同时降低硬件成本。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种风量罩校准标准装置，包括依次连接的变频风机、整流网、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、出风口和风量罩，所述整流网和所述稳定段共同构成的圆筒结构与所述出风口的圆筒结构的尺寸相同，所述收缩段和扩散段都为圆台形结构，所述试验段的筒体直径小于所述出风口的圆筒结构的筒体直径，所述试验段上设有标准超声波流量计、温湿度传感器和大气压传感器，所述标准超声波流量计为多对以上的外夹式的超声波流量计，所述多对以上的外夹式的超声波流量计采用Z法安装方式。

进一步的，在所述试验段的筒体直径小于200mm时，所述多对以上的外夹式的超声波流量计替换为采用V法安装方式。

进一步的，所述出风口的筒体长度为2000mm，筒体直径为800mm。

进一步的，所述扩散段的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为300mm，圆台长度为2000mm；所述收缩段的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为300mm，圆台长度为1000mm。

进一步的，所述试验段的筒体长1200mm，筒体直径为300mm。

进一步的，所述变频风机上还安装圆台形结构的整流罩，所述整流罩与整流网连接。

进一步的，所述整流罩的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为400mm，圆台长度为2500mm。

进一步的，所述变频风机的功率为3kW-4P，电压为380V，最大转速为1450r/min，最大流量为6700m³/h。

进一步的，所述风量罩校准标准装置的风洞中轴线的高度设为1.5m。

进一步的，所述稳定段中还安装有阻尼网和蜂窝器。

(三)有益效果

与现有技术对比，本实用新型的风量罩校准标准装置具备如下优点：

(1)本实用新型的风量罩校准标准装置中依次设置了整流网、稳定段、收缩段、试验段、扩散段和出风口的基本对称的稳定通风结构，从而保证能够在风量较大的情况下同时对标准段和测量段的风量进行稳定测量，且在圆筒形的试验段上设置了外夹式和多通道的标准超声波流量计即可对风量进行标准化测量，从而降低了硬件成本，且设备拆装简便；

(2)另外，本实用新型的风量罩校准标准装置中还对各个段的长度和高度进行了合理的尺寸设计，从而使得该装置的总体长度能够缩短到12m以内，整体高度在3m以下，相对于现有的20m长度以上的风量校准***，大大减少了整个装置的占地面积，并使得其构成的串联组成结构能够适应于各类中小型风量罩的风量值的校准工作。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型风量罩校准标准装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型风量罩校准标准装置的试验段结构示意图，其中，图(a)为试验段平面的透视图，图(b)为试验段俯视图，图(c)为试验段右视截面图，图(d)为试验段左视截面图；

图3为本实用新型实施例一中的风量罩校准标准装置的尺寸示意图，图中数值的单位都为mm毫米；

图4为本实用新型风量罩校准标准装置的控制***示意图。

图中：1、标准超声波流量计；2、温湿度传感器；3、大气压传感器；4、风量罩；5、出风口；6、扩散段；7、试验段；8、收缩段；9、稳定段；10、整流网；11、变频风机。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，为了对被检的风量罩4进行校准测试，本实用新型提供了一种风量罩校准标准装置，包括依次连接的变频风机11、整流网10、稳定段9、收缩段8、试验段7、扩散段6、出风口5和风量罩4，所述整流网10和稳定段9共同构成的圆筒结构与出风口5的圆筒结构的尺寸相同(即筒体的长度和直径相同)，所述收缩段8和扩散段6都为圆台形结构，所述试验段7的筒体直径小于所述出风口5的圆筒结构的筒体直径，所述试验段7上设有标准超声波流量计1、温湿度传感器2和大气压传感器3，所述标准超声波流量计1为多对以上的外夹式的超声波流量计。

由此可知，本实用新型的风量罩校准标准装置通过对称式的风洞结构，保证了装置能够在风量较大的情况下同时对标准段和测量段的风量进行稳定测量，且在圆筒形的试验段上设置了外夹式和多通道的标准超声波流量计，从而降低了硬件成本。

以下将结合图1-3对上述风量罩校准标准装置的各个组成部分进行详细阐述：

1)标准超声波流量计1为多对以上的外夹式的超声波流量计，共配备有三对探头，外夹式的超声波流量计可用Z法安装方式，优选的，配对的探头之间的连线与中轴面成45度夹角，从而充分获取截面上丰富的风量信息。还需要指出的是，对于小于300mm的管径也可用V法安装方式，300mm以上管径的流体管道选用Z法安装较适宜，Z法安装的可测管径范围通常在100～600mm；如图2所示，安装传感器的探头时须注意上下游两传感器的探头与输水管道轴线在同一平面内，且下游传感器的探头在低位、上游传感器的探头在高位。

2)温湿度传感器2，用于风洞流速场环境测量。

3)大气压传感器3，用于风洞流速场的大气压测量。

4)风量罩4，被检风量罩本身可实时显示风量值。风量罩是一种用来测量低压通风管道通往大气风口风量的仪器，是专为现场测量各种大型机械设备或管道中风量的智能风量传感设备，其工作原理是将风汇集至基座上的风速均匀器直接采集风量数据，一般采用皮托管和微压计作为标准器。通过直接测量风洞内通过的气体流量来确定被检风量罩的示值误差，并给出对应的风量拟合线，方便用户使用。现已广泛应用于暖通空调、净化技术以及医药等行业通风管道气体流通量的测量。

5)出风口5，圆筒形的出风口5直接连通风量罩；直管段设计是为了进一步均匀气流流速；如图3所示，出风口5的筒体可设置为2000mm长，筒体直径为800mm。

6)扩散段6，扩散段6的设置是为了减少排气的阻力，通过风道横截面积的增加，降低风洞中气流的速度，将试验段出口处的动能有效的转变成压力能，从而降低能量损失。如图3所示，扩散段6的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为300mm，圆台长度(即圆台高度)为2000mm。

7)试验段7，试验段7是风洞的核心部位，试验对象、模拟的环境条件、测量标准器等都设置在这里；考虑到风量罩的常规风量测量范围和图3中其他各个段的长度设置，可以合理的缩短试验段7的长度，将其设置为1200mm长，筒体直径为300mm。

8)收缩段8，收缩段8主要作用一是均匀加速气流,将稳定段的气流加速至风洞试验段需要的流速，二是提高气流的流场品质，降低湍流度，便于在试验段7中对风量进行精准测量，如图3所示，收缩段8的大口的圆截面直径可为800mm，小口的圆截面直径为300mm，圆台长度(即圆台高度)为1000mm，小于扩散段6的长度。

9)稳定段9，稳定段9的作用主要是消除旋涡、稳定气流状态；在稳定段中通常安装有阻尼网和蜂窝器。采用六角形截面的蜂窝器，阻尼网一般采用直径0.3mm的金属丝编织而成，蜂窝器一般由一定宽度的金属薄片制成用以消除气流的低频脉动以及和阻尼网一起消除空间的不均匀性。由于蜂窝器在沿风洞轴线方面有一定的宽度，故而可以减少气流速度对于风洞轴线的倾斜脉动。

10)整流网10，整流网10用于改善流场和减少阻力损失，其长度较短，稳定段9和整流网10共同构成了一个圆筒结构，圆筒结构的筒体为2000mm长，筒体直径为800mm。

11)变频风机11具体为变频离心风机，变频风机是风洞的动力源，作用是不断为风洞中的气流补充能量，以保证气流以一定的速度恒定地在风洞中流动。电机规格在3kW-4P，电压380V，转速1450r/min，最大流量6700m³/h，电机控制部分主要由变频器和风机组成。变频器能够通过PLC的网口和计算机进行通讯，接收计算机的指令来改变风机的转速，从而获得校准过程中所需要的风量。

此外，在动力段的变频风机11上还可安装一定长度的整流罩，气流流经整流罩后就会逐步分布均匀，从而通过整流网10导入到稳定段9中，如图3所示，整流罩的大口的圆截面直径可为800mm，小口的圆截面直径为400mm，圆台长度为2500mm，其具体可以根据变频风机11中的风机型号来调整。

此外，为了便于安装且防止装置易于产生振动，还进行了各段的支架支撑设计，图3中整个装置的实验台的安装高度可设为约1.1m。所以风洞中轴线离地的高度设为1.5m，由此规则可设计成专门适用于风量罩校准或者测试的小型风洞支架。支架支撑设计时，应将风洞重量均匀分布于每个支撑腿上，并要保证其一定的稳定性。

参见下表1所示，图3中的主要组成设备的指标为：

表1

综上可知，本实用新型风量罩校准标准装置中还对各个段的长度和高度进行了合理的尺寸设计，从而使得该装置的总体长度能够缩短到12m以内，整体高度在3m以下，相对于现有的20m长度以上的风量校准***，大大减少了整个装置的占地面积，并使得其构成的串联组成结构能够适应于各类中小型风量罩的风量值的校准工作

参见图4可知，本实用新型主要是在风速测量***的基础上进行了硬件结构上的创新，研制出了能够实现风量罩自动校准保准化装置，该风量罩校准标准装置中的传感器和执行器都与现有的控制***通信连接，以直流型风洞和变频风机11作为风量产生装置，能够产生稳定风场，再配以标准超声波流量计1、温湿度传感器2和大气压传感器3进行传感测量，还应用了现有的计算机自动测量与控制技术，通过PLC可编程逻辑控制器自动采集标准超声波流量计读数以及风洞内的气流温度、湿度、大气压值，实时计算出风洞内的标准风量值，并能够控制变频风机11的转速，进而控制整个风洞内的风量值。当整个风洞内的风量值达到稳定后，该控制***可以通过被检风量罩的基座上风速均匀器中的风压传感器读取出示值，并传输到安装有检测***和办公***的计算机中进行风量值的记录，以便于进行后续的误差对比和校准工作。整个测量校准工作中，该装置以风量点的个数进行多次不同风量值的校准工作，在完成一个风量点的校准后，选择下一个风量点进行校准，直到完成所有的风量点校准，最后通过现有的检测***进行校准结果计算处理，拟合标准风量和被检风量罩的示值曲线图，并通过计算机的办公***输出电子原始记录和证书结果页，从而判断风量罩4是否符合相关的标准要求。值得一提的是，以上涉及到的软件都属于现有技术中的已有程序。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种风量罩校准标准装置，其特征在于，包括依次连接的变频风机、整流网、稳定段、收缩段、试验段、扩散段、出风口和风量罩，所述整流网和所述稳定段共同构成的圆筒结构与所述出风口的圆筒结构的尺寸相同，所述收缩段和扩散段都为圆台形结构，所述试验段的筒体直径小于所述出风口的圆筒结构的筒体直径，所述试验段上设有标准超声波流量计、温湿度传感器和大气压传感器，所述标准超声波流量计为多对以上的外夹式的超声波流量计，所述多对以上的外夹式的超声波流量计采用Z法安装方式。

2.根据权利要求1所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，在所述试验段的筒体直径小于200mm时，所述多对以上的外夹式的超声波流量计替换为采用V法安装方式。

3.根据权利要求1所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述出风口的筒体长度为2000mm，筒体直径为800mm。

4.根据权利要求3所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述扩散段的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为300mm，圆台长度为2000mm；所述收缩段的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为300mm，圆台长度为1000mm。

5.根据权利要求4所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述试验段的筒体长1200mm，筒体直径为300mm。

6.根据权利要求5所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述变频风机上还安装有圆台形结构的整流罩，所述整流罩与整流网连接。

7.根据权利要求6所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述整流罩的大口的圆截面直径为800mm，小口的圆截面直径为400mm，圆台长度为2500mm。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述变频风机的功率为3kW-4P，电压为380V，最大转速为1450r/min，最大流量为6700m³/h。

9.根据权利要求8所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述风量罩校准标准装置的风洞中轴线的高度设为1.5m。

10.根据权利要求1所述的风量罩校准标准装置，其特征在于，所述稳定段中还安装有阻尼网和蜂窝器。

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