本發(fā)明涉及工業(yè)及民用流體測(cè)量，具體涉及一種變風(fēng)量裝置。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)及民用管道流體測(cè)量領(lǐng)域中，廣泛使用各種畢托管或均速管為基礎(chǔ)開發(fā)的各種平均壓差測(cè)量部件進(jìn)行平均流速和流體流量的測(cè)量。測(cè)量流體類型包括空氣，工業(yè)氣體，工業(yè)流體等等。應(yīng)用場(chǎng)合包括風(fēng)量控制閥門，移動(dòng)式風(fēng)量罩、流體測(cè)量控制等等。平均壓差測(cè)量部件的基本測(cè)量原理為伯努利方程，方程描述不可壓縮流體流動(dòng)截面的動(dòng)能，勢(shì)能和壓力能的總和的守恒特性，流體測(cè)量中忽略勢(shì)能變化后，方程描述動(dòng)能和壓力能之和的守恒特性。平均壓差測(cè)量部件制造簡(jiǎn)單，測(cè)量快速，在流體流量測(cè)量中廣泛使用。

2、畢托管可采用矩陣的設(shè)計(jì)形成多點(diǎn)平均測(cè)量，通過測(cè)量橫截面平均全壓及平均靜壓，計(jì)算平均動(dòng)壓，由伯努利方程得到平均流速。如us3685355a所述裝置，其為全壓分歧管加多個(gè)靜壓分歧管的設(shè)計(jì)形式。

3、理想的流量測(cè)量中，對(duì)未充分發(fā)展的流態(tài)較準(zhǔn)確的方式之一是在整流器后用畢托管逐點(diǎn)的測(cè)量方式計(jì)算平均流速：

4、

5、ρ：流體密度(kg/m3)，其中δp1......δpn為各測(cè)量點(diǎn)的動(dòng)壓(pa)，

6、而通過平均全壓及平均靜壓，計(jì)算平均流速的公式可歸納為：

7、

8、式中δp1+δp2+.....+δpn可簡(jiǎn)化為測(cè)量橫截面平均全壓與平均靜壓之差。

9、截面流速不均勻度在一定范圍的情況中，前面的第二個(gè)算式有較高的測(cè)量精度，誤差主要取決于測(cè)量斷面各點(diǎn)流速的均方根與算術(shù)平均數(shù)的偏差，該誤差在本發(fā)明中簡(jiǎn)稱流速分布誤差。平均壓差測(cè)量裝置在流體紊流非充分發(fā)展段，測(cè)量橫截面流速嚴(yán)重不均勻情況下，流速分布誤差加大，同時(shí)截面流速的嚴(yán)重不平均給檢測(cè)管的壓力平均性能形成不利影響。當(dāng)平均壓差測(cè)量部件采用s型畢托管時(shí)，存在同樣的問題。

10、平均壓差測(cè)量部件采用的均速管外形包括方形，橢圓形等等，均速管與測(cè)量通道軸線垂直布置。均速管一般具有高壓腔體和低壓腔體形成一根檢測(cè)管。平均壓差測(cè)量部件由單根或多根均速管組合而成，采用多根時(shí)，其高壓腔體之間，低壓腔體之間用管道相連通。均速管高壓腔體迎流面設(shè)置有多個(gè)全壓測(cè)量孔，多個(gè)全壓測(cè)量孔的測(cè)量實(shí)現(xiàn)平均高壓的測(cè)量，平均高壓的測(cè)量值近似等于測(cè)量橫截面的平均全壓；低壓腔體在均速管側(cè)面或后方設(shè)置有多個(gè)低壓測(cè)量孔，當(dāng)流束經(jīng)過均速管時(shí)，其側(cè)方或后方由于局部流速增強(qiáng)或出現(xiàn)大量流體旋渦，形成低壓分布區(qū)，均速管采集到的平均低壓值明顯低于測(cè)量橫截面平均靜壓，平均壓差測(cè)量部件所測(cè)得的平均壓差一般大于測(cè)量橫截面處的平均動(dòng)壓1.5倍以上。均速管在近似充分發(fā)展的圓形流體管道中，通常采用單根測(cè)量，如采用笛形均速管，威力巴均速管；同時(shí)部分情況下采用單個(gè)的低壓測(cè)量孔。

11、均速管類型的平均壓差測(cè)量部件的計(jì)算可以歸納為：

12、

13、其中vm為測(cè)量通道的平均流速，k為流量系數(shù)，δp為平均壓差，ρ為流體密度。流量系數(shù)影響因素有結(jié)構(gòu)系數(shù)、堵塞系數(shù)、雷諾數(shù)、流速分布等等。測(cè)量橫截面流速嚴(yán)重不均勻?qū)ζ溆绊懴鄬?duì)于畢托管式的平均壓差測(cè)量部件更大。工業(yè)及民用管道流體測(cè)量領(lǐng)域中，大多數(shù)的測(cè)量條件為未充分發(fā)展的流態(tài)，較大的湍流度及嚴(yán)重的流速分布不均勻，不對(duì)稱性使得平均壓差測(cè)量部件的測(cè)量可行性及準(zhǔn)確度大大降低。例如部分風(fēng)量罩在測(cè)量較小風(fēng)口時(shí)，橫斷面流速偏差太大。常常出現(xiàn)的測(cè)試結(jié)果是比實(shí)際值偏大，同時(shí)測(cè)量讀數(shù)穩(wěn)定性下降；變風(fēng)量裝置在前方直管段不足的情況下測(cè)量可行性，穩(wěn)定性，準(zhǔn)確度大大降低。

14、工業(yè)及民用管道流體測(cè)量領(lǐng)域中，使用條件和要求對(duì)平均壓差測(cè)量部件提出了其他的挑戰(zhàn)。部分使用工況中需要量程比較大，例如在通風(fēng)空調(diào)的新風(fēng)管的測(cè)量控制中，其控制及測(cè)量范圍較寬；部分測(cè)量部件在流體管道中直管段嚴(yán)重不足，即使采用整流器后仍然存在紊流度大，測(cè)量誤差大的情況；部件配套使用的整流器在使用過程中容易積塵，降低了整流器的實(shí)用性。

15、針對(duì)平均壓差測(cè)量部件上述不足，本發(fā)明從各方面著手，提高平均壓差測(cè)量部件在不利工況下的測(cè)量精度及測(cè)量范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問題之一是提高平均壓差測(cè)量部件在不利工況下的測(cè)量精度，并提高其量程比。為此提出了模塊化流量測(cè)量方法。

2、本發(fā)明結(jié)合模塊化流量測(cè)量方法，進(jìn)行了變風(fēng)量裝置的設(shè)計(jì)，其具體方案是：

3、包括閥體，測(cè)量模塊，采樣通道，風(fēng)量調(diào)節(jié)部件，壓差傳感器，風(fēng)閥執(zhí)行器，控制裝置；所述風(fēng)量調(diào)節(jié)部件包括限位于閥體之上的閥桿以及設(shè)置于閥桿之上的風(fēng)閥葉片，通過閥桿旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)風(fēng)量；所述測(cè)量模塊設(shè)置于所述風(fēng)量調(diào)節(jié)部件前方，用于采集區(qū)域壓差，測(cè)量模塊通過所述采樣通道與所述壓差傳感器連接，壓差傳感器傳送壓差信號(hào)至所述控制裝置，控制裝置進(jìn)行運(yùn)算并通過控制風(fēng)閥執(zhí)行器對(duì)相應(yīng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)部件進(jìn)行總風(fēng)量的調(diào)節(jié)；其特征在于所述測(cè)量模塊數(shù)量為多個(gè)，用于多個(gè)區(qū)域壓差的采集；所述測(cè)量模塊前方設(shè)置有整流部件用于降低測(cè)量橫截面的湍流度，所述控制裝置包含如下功能：控制裝置對(duì)區(qū)域壓差進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算得到測(cè)量通道的平均流速相關(guān)變量和其中一個(gè)區(qū)域壓差的函數(shù)關(guān)系，通過對(duì)該區(qū)域壓差的調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)總風(fēng)量的調(diào)節(jié)。

4、在一實(shí)施方式中，所述平均流速相關(guān)變量為風(fēng)量。

5、在一實(shí)施方式中，所述計(jì)算過程包括計(jì)算測(cè)量通道的平均流速相關(guān)變量和所述其中一個(gè)區(qū)域壓差對(duì)應(yīng)的平均流速相關(guān)變量的比值。

6、在一實(shí)施方式中，所述計(jì)算過程中包含建立所述比值對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)閥開度和所述其中一個(gè)區(qū)域壓差對(duì)應(yīng)的平均流速相關(guān)變量的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過差值或者擬合建立以所述其中一個(gè)區(qū)域壓差對(duì)應(yīng)的平均流速相關(guān)變量為自變量，所述比值為函數(shù)值的函數(shù)的功能；所述自變量還包含所述風(fēng)閥開度。

7、在一實(shí)施方式中，所述控制裝置的功能包含循環(huán)測(cè)量功能，所述循環(huán)測(cè)量功能通過對(duì)切換部件的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)至少部分區(qū)域壓差的循環(huán)測(cè)量。

8、在一實(shí)施方式中，所述測(cè)量模塊的檢測(cè)管與測(cè)量通道連接固定。

9、在一實(shí)施方式中，所述多個(gè)測(cè)量模塊中包括多個(gè)平均壓差測(cè)量部件，平均壓差測(cè)量部件的高壓值由多個(gè)全壓測(cè)量孔在高壓腔體中平均得到。

10、在一實(shí)施方式中，所述多個(gè)測(cè)量模塊中包含至少一個(gè)靜壓型測(cè)量模塊，所述靜壓型測(cè)量模塊的低壓測(cè)量孔位于柱面之上，柱面的直母線平行于測(cè)量通道軸線。

11、在一實(shí)施方式中，所述多個(gè)測(cè)量模塊中包含至少一個(gè)非靜壓型測(cè)量模塊，所述非靜壓型測(cè)量模塊的低壓測(cè)量孔設(shè)置于檢測(cè)管的低壓腔體上，用于測(cè)量檢測(cè)管周圍流體繞流產(chǎn)生的低壓分布區(qū)的壓力。

12、在一實(shí)施方式中，所述整流部件包含蜂窩型過流部件，所述蜂窩型過流部件包含多個(gè)通過流體的直通道，用于降低測(cè)量橫截面湍流度，所述通過流體的直通道內(nèi)部到出口為直通道，直通道水力直徑小于0.2倍的測(cè)量通道水力直徑，直通道長(zhǎng)度大于0.2倍的直通道水力直徑。

13、在一實(shí)施方式中，所述風(fēng)量裝置內(nèi)部包含間隔部件，所述間隔部件對(duì)測(cè)量通道進(jìn)行分隔，以減少兩側(cè)測(cè)量區(qū)域的湍流度。

14、如上，變風(fēng)量裝置采用模塊化流量測(cè)量方法及相關(guān)設(shè)計(jì)，及采用區(qū)域壓差的相關(guān)測(cè)量及運(yùn)算后，不利工作條件的測(cè)量控制精度有了顯著提高。