本发明专利技术提出了一种新的模块化流量测量方法并设计了模块化结构，该方法可广泛利用于空调，通风，流体测量的各个领域。发明专利技术设计了多个平均压差测量部件，并同蜂窝型过流部件及间隔部件相互配合，提高了非充分发展段流体在直管段不足情况下平均压差测量部件测量的准确度及量程比。本发明专利技术针对圆形及扇形测量区域提出了不等环面法的布点方法，其对多样化的流速分布具有更高的适用性。本发明专利技术进行模块化流量测量装置的具体设计，优化了制造细节，保证了方法的实现。本发明专利技术同时结合模块化流量测量方法，进行了变风量装置的设计，装置实现了不利工况下的精度提升和量程比的提高，可广泛应用。用。用。
【技术实现步骤摘要】
一种模块化流量测量方法，装置及其应用
[0001]本专利技术涉及工业及民用流体测量领域，具体涉及一种流体流量测试，测量方法，装置及其应用。
技术介绍
[0002]工业及民用管道流体测量领域中，广泛使用各种毕托管或均速管为基础开发的各种平均压差测量部件进行平均流速和流体流量的测量。测量流体类型包括空气，工业气体，工业流体等等。应用场合包括风量控制阀门，移动式风量罩、流体测量控制等等。平均压差测量部件的基本测量原理为伯努利方程，方程描述不可压缩流体流动截面的动能，势能和压力能的总和的守恒特性，流体测量中忽略势能变化后，方程描述动能和压力能之和的守恒特性。平均压差测量部件制造简单，测量快速，在流体流量测量中广泛使用。
[0003]毕托管可采用矩阵的设计形成多点平均测量，通过测量横截面平均全压及平均静压，计算平均动压，由伯努利方程得到平均流速。如US3685355A所述装置，其为全压分歧管加多个静压分歧管的设计形式。
[0004]理想的流量测量中，对未充分发展的流态较准确的方式之一是在整流器后用毕托管逐点的测量方式计算平均流速：
[0005]ρ：流体密度（kg/m3），其中
∆
P1......
∆
P
n
为各测量点的动压（Pa）而通过平均全压及平均静压，计算平均流速的公式可归纳为：
[0006]式中
∆
P1+
∆
P2+.....+
∆
P
n
可简化为测量横截面平均全压与平均静压之差。
[0007]截面流速不均匀度在一定范围的情况中，前面的第二个算式有较高的测量精度，误差主要取决于测量断面各点流速的均方根与算术平均数的偏差，该误差在本专利技术中简称流速分布误差。平均压差测量装置在流体紊流非充分发展段，测量横截面流速严重不均匀情况下，流速分布误差加大，同时截面流速的严重不平均给检测管的压力平均性能形成不利影响。当平均压差测量部件采用S型毕托管时，存在同样的问题。
[0008]平均压差测量部件采用的均速管外形包括方形，椭圆形等等，均速管与测量通道轴线垂直布置。均速管一般具有高压腔体和低压腔体形成一根检测管。平均压差测量部件由单根或多根均速管组合而成，采用多根时，其高压腔体之间，低压腔体之间用管道相连通。均速管高压腔体迎流面设置有多个全压测量孔，多个全压测量孔的测量实现平均高压的测量，平均高压的测量值近似等于测量横截面的平均全压；低压腔体在均速管侧面或后方设置有多个低压测量孔，当流束经过均速管时，其侧方或后方由于局部流速增强或出现大量流体旋涡，形成低压分布区，均速管采集到的平均低压值明显低于测量横截面平均静压，平均压差测量部件所测得的平均压差一般大于测量横截面处的平均动压1.5倍以上。均速管在近似充分发展的圆形流体管道中，通常采用单根测量，如采用笛形均速管，威力巴均速管；同时部分情况下采用单个的低压测量孔。
[0009]均速管类型的平均压差测量部件的计算可以归纳为
[0010]其中v
m
为测量通道的平均流速，K为流量系数，
∆
p为平均压差，ρ为流体密度。流量系数影响因素有结构系数、堵塞系数、雷诺数、流速分布等等。测量横截面流速严重不均匀对其影响相对于毕托管式的平均压差测量部件更大。工业及民用管道流体测量领域中，大多数的测量条件为未充分发展的流态，较大的湍流度及严重的流速分布不均匀，不对称性使得平均压差测量部件的测量可行性及准确度大大降低。例如部分风量罩在测量较小风口时，横断面流速偏差太大。常常出现的测试结果是比实际值偏大，同时测量读数稳定性下降；变风量装置在前方直管段不足的情况下测量可行性，稳定性，准确度大大降低。
[0011]工业及民用管道流体测量领域中，使用条件和要求对平均压差测量部件提出了其他的挑战。部分使用工况中需要量程比较大，例如在通风空调的新风管的测量控制中，其控制及测量范围较宽；部分测量部件在流体管道中直管段严重不足，即使采用整流器后仍然存在紊流度大，测量误差大的情况；部件配套使用的整流器在使用过程中容易积尘，降低了整流器的实用性。
[0012]针对平均压差测量部件上述不足，本专利技术从各方面着手，提高平均压差测量部件在不利工况下的测量精度及测量范围。
[0013]
技术实现思路
[0014]本专利技术要解决的问题是提高平均压差测量部件在不利工况下的测量精度，并提高其量程比。为此提出了模块化流量测量方法，其具体方案是：将多个平均压差测量部件的检测管设置在测量通道中，用于采集多个测量子区域的各个区域压差，所述区域压差中包含多个平均压差，平均压差的高压值由多个全压测量孔在高压腔体中平均得到；在所述多个平均压差测量部件前方，设置多个通过流体的直通道用于降低测量横截面湍流度，所述通过流体的直通道内部到出口为直通道，直通道水力直径小于0.2倍的测量通道水力直径，直通道长度大于0.2倍的直通道水力直径；采用间隔部件对测量通道进行分隔，以减少两侧测量区域的湍流度；通过采样通道将压差传感器和多个平均压差测量部件连接起来，测量各个测量子区域的平均压差；运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算，根据测量子区域面积参数计算得到总流量。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述测量各个测量子区域的区域压差的步骤之中，包含循环测量方式。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述多个平均压差测量部件中至少包含一个静压型平均压差测量模块；所述静压型平均压差测量模块的低压测量孔位于柱面之上，柱面的直母线平行于测量通道轴线。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域
面积参数参与计算步骤之前，还包括：通过阻挡部件及间隔部件关闭至少一个测量子区域，通过切换部件的动作来切断相应压差测量模块与压差传感器之间的采样通道，之后测量各个测量子区域的区域压差。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算步骤之前，还包括：对多个平均压差测量部件中的测量切换阀进行动作，测量并记录至少一个测量模块的区域压差以及该测量模块拆分后形成的多个测量模块对应的多个区域压差，计算取得测量用流量系数，并运用于总流量计算中。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，在运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算步骤之前,包括，打开至少一个所述间隔部件，并打开位于该部件两侧的测量模块的测量切换阀进行测量子区域合并，对合并的测量子区域进行区域压差测量。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述多个平均压差测量部件在扇形或圆形测量区域中采用不等环面测量点布置方法对全压测量点进行布置，特征在于，包含:S1根据测量精度确定位于区域中的圆心之外测量点的总数量及位于各个测量弧上的测量点数量，每个测量弧上的测量点数量不完全相等，S2根据半径公式确定测量弧的半径；S3 将测量点均布于测量弧上。
[0021]本专利技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模块化流体流量测量方法，其特征在于，包含:将多个平均压差测量部件的检测管设置在测量通道中，用于采集多个测量子区域的各个区域压差，所述区域压差中包含多个平均压差，平均压差的高压值由多个全压测量孔在高压腔体中平均得到；在所述多个平均压差测量部件前方，设置多个通过流体的直通道用于降低测量横截面湍流度，所述通过流体的直通道内部到出口为直通道，直通道水力直径小于0.2倍的测量通道水力直径，直通道长度大于0.2倍的直通道水力直径；采用间隔部件对测量通道进行分隔，以减少两侧测量区域的湍流度；通过采样通道将压差传感器和多个平均压差测量部件连接起来，测量各个测量子区域的区域压差；运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算，并得到总流量。2.根据权利要求1所述的流体流量测试方法，其特征在于，所述测量各个测量子区域的区域压差的步骤之中，包含循环测量方式。3.根据权利要求1所述的流体流量测试方法，其特征在于，所述多个平均压差测量部件中至少包含一个静压型平均压差测量模块；所述静压型平均压差测量模块的低压测量孔位于柱面之上，柱面的直母线平行于测量通道轴线。4.根据权利要求1所述的流体流量测试方法，其特征在于，在运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算步骤之前，还包括：通过阻挡部件及间隔部件关闭至少一个测量子区域，通过切换部件的动作来切断相应压差测量模块与压差传感器之间的采样通道，之后测量各个测量子区域的区域压差。5.根据权利要求1所述的流体流量测试方法，其特征在于，在运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算步骤之前，还包括：对所述多个平均压差测量部件中的测量切换阀进行动作，测量并记录至少一个测量模块的区域压差以及该测量模块拆分后形成的多个测量模块对应的多个区域压差，计算取得测量用流量系数，并运用于所述总流量计算中。6.根据权利要求1所述的流体流量测试方法，其特征在于，在运用所述各个测量子区域的区域压差及测量子区域面积参数参与计算步骤之前,还包括：打开至少一个所述间隔部件，并打开位于该部件两侧的测量模块的测量切换阀进行测量子区域合并，对合并的测量子区域进行区域压差测量。7.根据权利要求1所述的流体流量测试方法，其特征在于，所述多个平均压差测量部件在扇形或圆形测量区域中采用不等环面测量点布置方法对全压测量点进行布置，特征在于，包含:S1根据测量精度确定位于区域中的圆心之外测量点的总数量及位于各个测量弧上的测量点数量，每个测量弧上的测量点数量不完全相等；S2根据半径公式确定测量弧的半径；S3 将测量点均布于测量弧上。8.一种不等环面测量点布置方法，用于流体测量的扇形及圆形测量区域测量点布置,其...
【专利技术属性】
技术研发人员：付成，
申请(专利权)人：付成，
类型：发明
国别省市：
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