[发明专利]一种非均匀流场气体流量测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种非均匀流场气体流量测量方法及系统，非均匀流场气体流量测量方法，在测量截面上按网格法布置N根皮托管，获取N根皮托管测量的流速值，N根皮托管测量的流速值的平均值为测量截面的平均流速，平均流速与测量截面的截面积相乘，即得到该截面的气体流量，其中，N≥4。本发明非均匀流场气体流量测量方法，通过在测量截面上布置N根皮托管，获取N根皮托管测量的流速值的滚动平均值，实现非均匀流场气体流量的连续输出，显著提高了非均匀流场气体流量测量的准确性；进一步，将N根皮托管接同一个差压变送器，减少了现场标定试验的工作量，降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种非均匀流场气体流量测量方法及系统，属于气体流量监测领域。

背景技术

在现代企业生产中，锅炉每小时都需送入大量的风，同时产出大量的烟气。随着我国经济体制改革的深入、经济核算单位的细分，实行成本核算与管理、充分降低能耗已成发展趋势，而大管道含尘气体流量的测量，其意义显得越来越重大，亦愈来愈被人们所关注与重视。

工业生产过程，在温度、压力、流量、液位四大热工参数的测量中，自控工程师普遍认为流量测量要达到预期的精确度和可靠性的难度最大，尤其是大管道风量、烟气流量测量，更显棘手，究其原因：一则被测量流体普遍具有温度高、含尘量大、腐蚀性强等特点；二则输送流体的管道截面积大、直管段短、弯头多，流场不均匀，且流量变化范围大、静压小、流速低。因此，要准确测量大管道风量、烟气流量，既要合理设计、选择流量仪表，又要正确安装、使用流量仪表，只有全方位的管控才能保证测量值的准确可靠。

矩阵式差压流量计被开发用于非均匀流场气体流量测量，其核心技术思想是在大截面布置多个感压测点并汇总，实现多点均压(之后接差压变送器)，提高测量准确性。在流场分布规律基本不变的前提下，通过现场标定试验获取流量计的流量系数，尚能较为准确测量气体流量，但一旦流场分布规律发生变化，流量系数随之变化，导致无法准确测量气体流量。究其原因，上述多个感压测点之间存在窜流，气体流动的动能不能完全转化为势能，也即获取的均压后差压信号失真，流量系数不稳定。

皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，设有总压接头和静压接头，分别连接差压计的正压端和负压端，应用伯努利方程可测量流体中某一点的流速v：

式中：p——皮托管测得的差压值，Pa；

P——流体密度，kg/m³；

K——皮托管的流量系数。

皮托管的流量系数K比较稳定，但单根皮托管只能测量某一点流速，该点流速无法代表整个测量截面的平均流速，若以此计算整个截面气体流量，会存在较大偏差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种非均匀流场气体流量测量方法及系统，以达到提高非均匀流场气体流量测量的准确性和普适性的目的，进一步，还减少了现场标定试验的工作量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种非均匀流场气体流量测量方法，在测量截面上按网格法布置N根皮托管，轮循获取N根皮托管测量的流速值，以连续N个流速值的滚动平均值为测量截面的平均流速，平均流速与测量截面的截面积相乘，即得到该截面的气体流量，其中，N≥4。

上述滚动平均值，指连续N个流速值的平均值，对皮托管的起始管不作要求。

采用上述方法显著提高了非均匀流场气体流量测量的准确性，构思新颖独创，方案简单，效果显著，易于推广。

为了确保测量的准确性，运行中，通过压缩空气逐根轮巡反吹皮托管，以防止皮托管堵塞。任何时刻，获取的流速值为非正处于被反吹状态的皮托管的流速值，也即，任何时刻，反吹与测量不是同一根皮托管。这样可以确保测量的准确性和设备的安全性。