本發(fā)明屬于風(fēng)道中的流體測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)道流量測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

電站鍋爐雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)的出力是經(jīng)過(guò)控制進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)的一次風(fēng)量來(lái)控制進(jìn)入鍋爐的燃料量的，所以對(duì)一次風(fēng)量測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性和精度要求更為嚴(yán)格，而大口徑風(fēng)道流量的準(zhǔn)確測(cè)量是國(guó)內(nèi)電站鍋爐尚未解決的難題之一。

由于國(guó)內(nèi)電站鍋爐設(shè)計(jì)占地面積是很重要指標(biāo)，幾乎所有電站鍋爐風(fēng)道設(shè)計(jì)時(shí)都未充分考慮風(fēng)量測(cè)量對(duì)直管段的要求。由于管道截面大、直管段短、流速低、含粉塵大導(dǎo)致了在測(cè)量上存在很多難題。對(duì)于燃煤灰分較大的電站鍋爐，隨著運(yùn)行時(shí)間的增多，會(huì)出現(xiàn)一次風(fēng)帶灰量增大，更加劇了測(cè)量系統(tǒng)取樣部件堵灰問(wèn)題。多數(shù)電站鍋爐一次風(fēng)量無(wú)法測(cè)量準(zhǔn)確，磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)，風(fēng)量曲線與閥門開(kāi)度和機(jī)組負(fù)荷的對(duì)應(yīng)關(guān)系差。一次風(fēng)量作為燃燒控制系統(tǒng)很重要的被調(diào)量，風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)確、精度不夠，意味著送進(jìn)去鍋爐的煤粉量難以精確控制。所以使得鍋爐整個(gè)燃燒系統(tǒng)參數(shù)都在預(yù)期控制范圍外波動(dòng)。解決磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量問(wèn)題一直困擾著相關(guān)技術(shù)人員。

傳統(tǒng)的機(jī)翼測(cè)風(fēng)裝置在多數(shù)電廠已經(jīng)廣泛使用近40年，主要以三曲線機(jī)翼為主。它的缺點(diǎn)十分明顯，壓損較大，壓損在60％～100％差壓值；制造工藝比較困難，且易堵塞信號(hào)管路；重復(fù)性穩(wěn)定性差；風(fēng)速低，壓力在幾千帕?xí)r測(cè)量效果很差。它的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)傳統(tǒng)老三樣(孔板，噴嘴，文丘里)量程比可做到10︰1，直管段前3D后1D(D表示的是管內(nèi)徑)。眾多廠家承諾可以做到前0.6D后0.2D，但實(shí)際使用過(guò)程中經(jīng)多家調(diào)研發(fā)現(xiàn)僅能用于監(jiān)視用途，無(wú)法滿足自動(dòng)控制使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供風(fēng)道流量測(cè)量裝置，該風(fēng)道流量測(cè)量裝置能夠在測(cè)量時(shí)使得流體形成理想流體，提高測(cè)量的精度。

一種風(fēng)道流量測(cè)量裝置，包括管壁，管壁上固定安裝有孔板，孔板與管壁的軸線方向垂直，孔板的中心與管壁的軸線垂直，孔板的中心處設(shè)有主孔，主孔為圓形。

整流多孔流量計(jì)巧妙的設(shè)計(jì)在于將多孔整流器和測(cè)量孔板合二為一，能最大限度地將流場(chǎng)平衡調(diào)整成理想狀態(tài)，從而將差壓式流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極至。當(dāng)流體穿過(guò)孔板的主孔時(shí)，流體將被平衡調(diào)整，渦流被最小化，形成近似理想流體，通過(guò)常規(guī)取壓裝置，可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出體積流量、質(zhì)量流量。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：主孔的孔壁與孔板垂直。

通過(guò)孔壁與孔板垂直設(shè)置，不易磨損，其β值長(zhǎng)期保持不變，大大延長(zhǎng)檢定周期，節(jié)省檢定費(fèi)用。而且，也減少了紊流的剪切力對(duì)壓力測(cè)量的影響。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：主孔的外側(cè)還設(shè)置有衛(wèi)星孔，衛(wèi)星孔沿主孔外側(cè)均勻分布。

通過(guò)設(shè)置衛(wèi)星孔，可以增加流體的流通面積，提高流通能力，降低測(cè)量裝置對(duì)壓力所造成的損失。多孔的孔板的永久性壓力損失可以降低到單孔的孔板的1/2，大幅度的節(jié)省了能源消耗。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：衛(wèi)星孔分為多組，每組衛(wèi)星孔均沿孔板的中心均勻分布。

多孔對(duì)稱的平衡設(shè)計(jì)，減少了渦流的形成和紊流摩擦，降低了動(dòng)能損失，在同樣的測(cè)量工況下，與傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比減少了2.5倍的永久壓力損失，接近文丘里管，從而節(jié)省了相當(dāng)大的運(yùn)行能量成本，是一種典型節(jié)能型儀表，值得大量推廣。

再進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：衛(wèi)星孔的孔壁垂直于孔板。

通過(guò)孔壁與孔板垂直設(shè)置，不易磨損，其β值長(zhǎng)期保持不變，大大延長(zhǎng)檢定周期，節(jié)省檢定費(fèi)用。而且，也減少了紊流的剪切力對(duì)壓力測(cè)量的影響。

更進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：孔板在主孔與相鄰的兩個(gè)衛(wèi)星孔之間的區(qū)域設(shè)有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩為半球形或橢球形。

通過(guò)設(shè)置導(dǎo)流罩，可以引導(dǎo)經(jīng)過(guò)孔板的流體，避免形成渦流而造成的壓力損失，從而節(jié)約了能源消耗。

再進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：孔板在兩組衛(wèi)星孔之間的相鄰的3或4個(gè)衛(wèi)星孔之間的區(qū)域設(shè)有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩為半球形或橢球形。

通過(guò)設(shè)置導(dǎo)流罩，可以引導(dǎo)經(jīng)過(guò)孔板的流體，避免形成渦流而造成的壓力損失，從而節(jié)約了能源消耗。

再進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：各個(gè)衛(wèi)星孔的面積總和為主孔面積的3/7-2/3。

當(dāng)將各個(gè)衛(wèi)星孔的面積總和設(shè)置為上述面積的時(shí)候，可以有效的提高流量測(cè)量裝置的通過(guò)能力，減少絕對(duì)壓力損失。同時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化，足以利用普通的壓力傳感器測(cè)量出來(lái)準(zhǔn)確的結(jié)果。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加特征在于：孔板的兩側(cè)分別設(shè)有壓力傳感器。

通過(guò)設(shè)置壓力傳感器，可以測(cè)量孔板兩側(cè)的壓降，可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出體積流量、質(zhì)量流量。

此外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

整流多孔流量計(jì)幾乎適用于所有流體測(cè)量，是流體測(cè)量技術(shù)的一場(chǎng)革命，其加工、制造安裝可以像孔板一樣實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，檢定同樣容易實(shí)現(xiàn)干標(biāo)，有望成為節(jié)流裝置新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

統(tǒng)一的高精度流量測(cè)量，將提高物料和能源平衡比。多孔流量測(cè)量裝置經(jīng)過(guò)實(shí)流標(biāo)定，傳感器精度可達(dá)±0.30％、±0.50％，適用于貿(mào)易計(jì)量場(chǎng)合；用幾何尺寸檢定，傳感器精度可達(dá)±0.50％、±1.00％，適用于過(guò)程控制場(chǎng)合。

直管段要求最低，可以節(jié)省大量的管道材料和相關(guān)費(fèi)用。多孔流量測(cè)量裝置能將流場(chǎng)平衡調(diào)整穩(wěn)定，且壓力恢復(fù)比傳統(tǒng)節(jié)流裝置快兩倍，大大所短了對(duì)直管段的要求。大多數(shù)情況下，其前后直管段為前2D后1D，最小0.5D。

量程比寬，重復(fù)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。與傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比，整流多孔流量計(jì)極大提高了測(cè)量范圍。研究結(jié)果顯示：雷諾數(shù)大于50000時(shí)，選擇合適的孔徑參數(shù)，多孔流量測(cè)量裝置量程比不受限制。根據(jù)工業(yè)測(cè)量實(shí)際應(yīng)用需要，常規(guī)測(cè)量量程比為10:1，10：1以上可以用多個(gè)變送器分段測(cè)量，可使量程比達(dá)到30：1、50:1或更高，β值選擇也突破了傳統(tǒng)孔板(β值為孔板的開(kāi)孔直徑與管道內(nèi)徑的比值)，從0.20～0.95，重復(fù)性大大提高，可達(dá)0.1％。

使用壽命長(zhǎng)。整個(gè)儀表無(wú)可動(dòng)部件，因此可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定性，使用壽命比傳統(tǒng)節(jié)流裝置延長(zhǎng)5～10倍。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的主視圖；

圖2是圖1的左視圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的左視圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的剖視圖；

圖5是圖4的左視圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的主視圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并詳細(xì)說(shuō)明如下：

實(shí)施例1：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的主視圖；圖2是圖1的左視圖。

圖中新出現(xiàn)的附圖標(biāo)記所表示的含義如下：1、安裝法蘭；2、管壁；3、孔板；4主孔。

一種風(fēng)道流量測(cè)量裝置，包括管壁，管壁的兩端分別與安裝法蘭固定連接，安裝法蘭用于與管道的法蘭相配合，將測(cè)量裝置安裝到管路中，管壁上固定安裝有孔板，孔板與管壁的軸線方向垂直，孔板的中心與管壁的軸線垂直，孔板的中心處設(shè)有主孔，主孔為圓形。

整流多孔流量計(jì)巧妙的設(shè)計(jì)在于將多孔整流器和測(cè)量孔板合二為一，能最大限度地將流場(chǎng)平衡調(diào)整成理想狀態(tài)，從而將差壓式流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極至。當(dāng)流體穿過(guò)孔板的主孔時(shí)，流體將被平衡調(diào)整，渦流被最小化，形成近似理想流體，通過(guò)常規(guī)取壓裝置，可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出體積流量、質(zhì)量流量。

優(yōu)選的，主孔的孔壁與孔板垂直。

通過(guò)孔壁與孔板垂直設(shè)置，不易磨損，其β值長(zhǎng)期保持不變，大大延長(zhǎng)檢定周期，節(jié)省檢定費(fèi)用。而且，也減少了紊流的剪切力對(duì)壓力測(cè)量的影響。

優(yōu)選的，孔板的兩側(cè)分別設(shè)有壓力傳感器。

通過(guò)設(shè)置壓力傳感器，可以測(cè)量孔板兩側(cè)的壓降，可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出體積流量、質(zhì)量流量。

實(shí)施例2：

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的左視圖。圖中，與上述實(shí)施例所使用附圖相同的附圖標(biāo)記，仍然沿用上述實(shí)施例對(duì)于該附圖標(biāo)記的定義。圖中新出現(xiàn)的附圖標(biāo)記所表示的含義如下：5、衛(wèi)星孔。

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

主孔的外側(cè)還設(shè)置有衛(wèi)星孔，衛(wèi)星孔沿主孔外側(cè)均勻分布。

通過(guò)設(shè)置衛(wèi)星孔，可以增加流體的流通面積，提高流通能力，降低測(cè)量裝置對(duì)壓力所造成的損失。多孔的孔板的永久性壓力損失可以降低到單孔的孔板的1/2，大幅度的節(jié)省了能源消耗。

再進(jìn)一步優(yōu)選的，衛(wèi)星孔的孔壁垂直于孔板。

通過(guò)孔壁與孔板垂直設(shè)置，不易磨損，其β值長(zhǎng)期保持不變，大大延長(zhǎng)檢定周期，節(jié)省檢定費(fèi)用。而且，也減少了紊流的剪切力對(duì)壓力測(cè)量的影響。

再進(jìn)一步優(yōu)選的，各個(gè)衛(wèi)星孔的面積總和為主孔面積的3/7-2/3。

當(dāng)將各個(gè)衛(wèi)星孔的面積總和設(shè)置為上述面積的時(shí)候，可以有效的提高流量測(cè)量裝置的通過(guò)能力，減少絕對(duì)壓力損失。同時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化，足以利用普通的壓力傳感器測(cè)量出來(lái)準(zhǔn)確的結(jié)果。

此外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

整流多孔流量計(jì)幾乎適用于所有流體測(cè)量，是流體測(cè)量技術(shù)的一場(chǎng)革命，其加工、制造安裝可以像孔板一樣實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，檢定同樣容易實(shí)現(xiàn)干標(biāo)，有望成為節(jié)流裝置新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

統(tǒng)一的高精度流量測(cè)量，將提高物料和能源平衡比。多孔流量測(cè)量裝置經(jīng)過(guò)實(shí)流標(biāo)定，傳感器精度可達(dá)±0.30％、±0.50％，適用于貿(mào)易計(jì)量場(chǎng)合；用幾何尺寸檢定，傳感器精度可達(dá)±0.50％、±1.00％，適用于過(guò)程控制場(chǎng)合。

直管段要求最低，可以節(jié)省大量的管道材料和相關(guān)費(fèi)用。多孔流量測(cè)量裝置能將流場(chǎng)平衡調(diào)整穩(wěn)定，且壓力恢復(fù)比傳統(tǒng)節(jié)流裝置快兩倍，大大所短了對(duì)直管段的要求。大多數(shù)情況下，其前后直管段為前2D后1D，最小0.5D。

量程比寬，重復(fù)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。與傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比，整流多孔流量計(jì)極大提高了測(cè)量范圍。研究結(jié)果顯示：雷諾數(shù)大于50000時(shí)，選擇合適的孔徑參數(shù)，多孔流量測(cè)量裝置量程比不受限制。根據(jù)工業(yè)測(cè)量實(shí)際應(yīng)用需要，常規(guī)測(cè)量量程比為10:1，10：1以上可以用多個(gè)變送器分段測(cè)量，可使量程比達(dá)到30：1、50:1或更高，β值選擇也突破了傳統(tǒng)孔板，從0.20～0.95，重復(fù)性大大提高，可達(dá)0.1％。

使用壽命長(zhǎng)。整個(gè)儀表無(wú)可動(dòng)部件，因此可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定性，使用壽命比傳統(tǒng)節(jié)流裝置延長(zhǎng)5～10倍。

實(shí)施例3：

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的剖視圖；圖5是圖4的左視圖。圖中，與上述實(shí)施例所使用附圖相同的附圖標(biāo)記，仍然沿用上述實(shí)施例對(duì)于該附圖標(biāo)記的定義。圖中新出現(xiàn)的附圖標(biāo)記所表示的含義如下：6、整流罩。

本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：

孔板在主孔與相鄰的兩個(gè)衛(wèi)星孔之間的區(qū)域設(shè)有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩為半球形。

當(dāng)氣流從圖示中的左側(cè)進(jìn)入到測(cè)量裝置中，遇到半球形的導(dǎo)流罩，可以先被導(dǎo)流罩導(dǎo)流，順利的流進(jìn)衛(wèi)星孔5和主孔4，避免直接沖擊到孔板上再流經(jīng)衛(wèi)星孔5和主孔4而形成的渦流和紊流，減少了紊流、渦流而造成的壓力損失，從而節(jié)約了能源消耗。

實(shí)施例4：

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的風(fēng)道流量測(cè)量裝置的左視圖。

本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于：

衛(wèi)星孔分為兩組，每組衛(wèi)星孔均沿孔板的中心均勻分布，每組衛(wèi)星孔均分布在一個(gè)以孔板中心為圓心的圓。

多孔對(duì)稱的平衡設(shè)計(jì)，減少了渦流的形成和紊流摩擦，降低了動(dòng)能損失，在同樣的測(cè)量工況下，與傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比減少了2.5倍的永久壓力損失，接近文丘里管，從而節(jié)省了相當(dāng)大的運(yùn)行能量成本，是一種典型節(jié)能型儀表，值得大量推廣。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，例如：①整流罩，也可以應(yīng)用在有多組衛(wèi)星孔的情況下；②孔板，不僅僅可以是圓形的，也可以是矩形；③整流罩不僅僅可以是半球形，也可以半橢球形。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。