[发明专利]一种不受非测量方向流速影响的皮托管流速计或流量计

说明书

技术领域

本发明涉及一种流速计或流量计，特别是涉及一种不受非测量方向流速影响的皮托管流速计或流量计。

背景技术

皮托管是一种传统的差压式流速测量仪表，常规皮托管具有两个压力测量孔，其中一个压力测量孔朝向来流方向，测量流体的总压p_t，另外一个孔与来流方向成90度角或背向来流方向测量流体的静压p_s。常见的测量两个压力值的皮托管流速计有L型皮托管和S型皮托管，如图1所示，L型皮托管的总压孔在皮托管的最前端朝向待测流速方向，静压孔由几个互相连通的垂直于待测流速方向的孔组成。如图2所示，最常见的S型皮托管的总压孔和静压孔都是独立的单孔结构，总压孔朝向待测流速方向，静压孔背向待测流速方向。

在不可压缩流体中，根据伯努利方程，如果已知流体的密度，根据两个测量孔的压差即可得到流体流速v。

但是通常皮托管的总压孔和静压孔测量值会偏离流体中真实的总压和静压值，因此通常皮托管需要在风洞、水洞或者拖曳水池中进行标定，得到实际流速与根据测量差压计算得到流速值的比例(皮托管的校准系数)K，因此实际流速v和总压孔读数p_tr以及静压孔读数p_sr的关系为

皮托管经常被用来测量不同形式流道中的流量，流道的流量即为流道横截面中各点轴向流速的积分值。在测量时如果已知测量点的轴向流速与截面流量的比值关系，可以将皮托管在此测量点固定安装，进行流量测量。如果流场内一个或几个测量点轴向流速值与截面流量值的关系未知，需要使用皮托管在流道截面进行扫描，通过对扫描得到的轴向流速值进行积分计算截面流量值。无论对于哪一种方法，都需要准确的轴向流速测量从而得到准确的流量值。

如果将测量点的流速值分为直角坐标系中的三个流速分量，包括一个待测方向的流速分量(在流道流量测量时为轴向流速)，和垂直于待测方向平面内的两个流速分量(横向流动分量)，如图3所示。对于只测量两个压力值的皮托管流量计，如果将皮托管对向待测流速分量，通常横向流动分量的存在将改变皮托管的读数，也就是横向流动会影响皮托管的差压值，并且皮托管是无法分辨差压值是来源于待测流速分量还是横向流动的。

在测量流场中某一点的流速时，只有当皮托管和流速相对方向与标定时的相对位置相同时(通常需要总压孔朝向流速方向)，校准系数才是有效的。对于流道流量测量，轴向流速是需要测量的数据，但往往由于某些扰流情况的存在，流道中的流速并非沿轴向。对于非轴向的流速，可以通过旋转皮托管使其朝向流速方向，根据流速的大小和方向计算得到轴向流速大小。但是实际往往皮托管无法识别流速方向，或者能够识别方向的皮托管由于现场条件及皮托管结构的限制，无法将皮托管旋转到与标定时相同的工况(朝向流速方向)，因此无法实现流道流量的准确测量。例如S型皮托管通常作为烟道中烟气流量的测量工具，如图4所示，在测量烟道中某点的流速时，可以通过改变皮托管的扭转角(yaw angle)来寻找流速方向所在的平面，但是由于S型皮托管无法识别偏转角(pitch angle)，也无法改变偏转角，因此无法确定流速方向，由此引入的点流速测量不确定度能够高达百分之几十。

因此，传统的皮托管存在无法分辨流速方向、皮托管压差值即和朝向方向的流速相关也和横向流动的流速相关、在测量流道流量时横向流动会引入测量不确定度等诸多问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种能够消除横向流动影响的测量两个压力值的皮托管流速计或流量计。

本发明提供了一种不受非测量方向流速影响的皮托管流速计或流量计，包括：头部；支杆，所述支杆用以支撑所述头部，所述头部包括扩张段和收缩段，所述扩张段的最大截面积位置靠近所述收缩段的最大截面积位置，在所述头部上的扩张段上具有至少一个开口；在所述头部的收缩段上具有至少一个开口。

其中，头部包括扩张段和收缩段。

其中，在所述扩张段和收缩段上总计具有两个或者两个以上孔。

本发明的皮托管流速计或流量计具有朝向哪个方向即测量哪个方向流速的特性，测量差压值受垂直于朝向方向平面内横向流动的影响很小。在测量流道流量时将皮托管朝向轴向来流，测量差压值只与轴向流速有关，与横向流速无关，从而，避免横向流动对皮托管流道流速测量的影响。

附图说明

图1传统L型皮托管流速计的结构示意图；

图2传统S型皮托管流速计的结构示意图；

图3待测流速分量与横向流动的示意图；