[发明专利]绕流管流速流量计

说明书

1.技术领域

本发明是一种新型绕流管流速流量计。绕流管流速流量计是流体力学基础研究成果的 实际应用，主要用于测定水泵管道内流速，及运用流速·面积法间接测定水泵流量。绕流管 流速流量计亦可用于测定其它管道内任意其它流体的点流速及总流量。

根据工作原理，本发明是一种差压式流速·流量计，具体实施参照执行ISO3354-75(封 闭管道中清洁水流量的测量流速仪流速·面积法)、TC30-3966-77(封闭管道中清洁水流量的测 量皮托静压管·速度场法)等国际标准或其它相关标准、规范。

2.背景技术

差压法测定流体流速的原理是利用一定型式的取压元件实测流体动压差，据以计算流 速。常用取压元件有皮托管、皮托球、流速管等。但是，因限于结构方面的原因，皮托管、 皮托球现场安装不便；用于同一断面多点测试时比较麻烦。因此，工程应用不多。流速管的 应用有限制条件：①只适用于等径直管；②无法测定过统流断面多点流速；③不能判断流速 方向；④须另用准确的流量测定方法原位标定；⑤因为流速系数随雷诺数大小的不同有变化， 原位标定特别复杂。因此，工程应用很少。

可用于测定水泵流量的设备有电磁流量计、文吐里流量计、激光流速·流量计等；泵 站工程测流也有用食盐浓度法、超声波法等。但是，大型轴流泵站或混流泵站往往无等径直 管段，因而无法安装专用流量计；食盐浓度法测流复杂、昂贵，且只能作为标定性测试方法， 量测精度也难把握。超声波法测定水泵或泵站流量的实施部位可以是河道段，或为管道段。 但是，用于河道测流时须具有标准河道段，工程投资大，测试操作不便；用于管道测流时须 将信号发射、接收装置预埋于水泵进水流道混凝土内，安装困难并无法维修、校正和检定。 再者，超声波法只是测线流速而非点流速，进水流道内流动特性影响因素较多，以线流速代 表平均流速时，修正系数不可能是恒定值，势必存在难以估算的附加误差。

3.发明内容

关于圆柱绕流，作为流体力学基础研究已很充分、成熟。本发明采用类同绕流圆柱的 绕流管作取压元件；特制绕流管，通过测定其正面(驻点)全压孔与同断面特定偏角侧压孔流 体动压差测定流速和流量。与皮托管、皮托球相比，绕流管可直接插入被测管道，安装方便， 并可实现同时多点测试。与流速管相比，从工作原理上，绕流管流速系数无须标定；为提高 量测精度，宜于应用前作出标定。因绕流管流速系数标定是管外标定而非原位标定；绕流管法 突出的优点还在于：侧压孔偏角在一定范围时流速系数与雷诺数无关而恒定不变，因此，标 定也比较简单。

根据水泵的工作原理和流道流动内特性，泵进口吸水室(收缩直管)接近直线均匀流， 于泵叶轮前吸水室取动压差，数值稳定可靠；因此，运用特制绕流管并插入泵叶轮前吸水室 可实现无等径直管的各类水泵流量计测。相比之下，其它测流设备无法利用这个条件，即无 法满足无等径直管条件的水泵流量测量。

包括南水北调全部泵站的诸多低扬程大型泵站，普遍无等径直管段；但是，为作工程 验收和日常监测，迫切需要有拆装方便、精度等级较高的流量测试仪器。本发明绕流管流速 流量计适应以上工程需要；绕流管流速流量计经工程应用中与多普勒超声波流速仪比测、实 验室条件与高精度电磁流量计比测及经授权检定单位标定，绕流管流速流量计系统不确定度 可控制在±1.0％以内。

4.附图说明

本发明对照绕流管流速流量计系统组成图(附图1)、绕流管测压孔位置示意图(附图2)、 绕流管流速系数图(附图3)、绕流管用于测定圆形断面流速流量示意图(附图4)和绕流管用于 测定环形断面流速流量示意图(附图5)详细说明。

对照附图1，绕流管流速流量计包括：插入过流管道的绕流管1；导压管2；差压变送 器3；电气联线4；数显仪表5；电源插头6。绕流管直径、长度根据被测管道内径尺寸定， 测点数根据有关规范定；导压管的作用系联接绕流管测压孔与差压变送器相应高、低压腔； 差压变送器可为电阻式、电容式或压阻式，量程0～5mH₂O以内，精度等级0.1～0.25；数显 仪表可显示压差、流速、流量、时段累计水量，可手动输入被测管道几何参数，带RS232接 口；电源插头系数显仪表及差压变送器取电之用。