做和均速管流量计的现状与发展

均速管流量计的现状与发展

摘 要：针对均速管流量计的总压及背压检测孔的数量和位置，检测杆的剖面形状等问题进行了讨论。详细介绍了均速管的几种结构形式，给出了使用流量测量的计算公式，分析了各种因素对测量精度的影响，最后对该产品的发展提出了一个构想。

关键词：流量测量；均速管；影响因素；应用

均速管流量计的测量元件——均速管（国外称Annubar，直译阿牛巴），是基于早期皮托管测速原理发展起来的，是60年代后期开发的一种新型差压流量测量元件，并开始应用与我国的工业现场，70年代中期已有30余家厂家进行了研制生产。均速管的优点是；结构上较为简单（如图1所示），压力损失小，安装、拆卸方便，维本日我们侧重来知道1但到目前为止下核算选项护量小。

该流量计由于生产成本低，价格低廉，因此在市场较为畅销，在众多的流量仪表中占有了一席之地。特别是由于其压力损失小（与孔板相比较，仅为孔板的5%以下），大大减少了动力消耗，节能效果显著，这在能源紧张的今天，有着其特殊的意义。由于该流量计适应范围宽，长期稳定性好（如图2所示）近年来有了较大的发展，出现了几种结构形式不同的流量计。但因使用不当，在应用中产生了一些问题，使得客观要求与发展现状产生了很大的矛盾还不容易选择做塑料材料的实验，许多人期望其应用问题能得到解决，为此人们做了大量的不懈努力，使得均速管流量计这一既古老而又年轻的流量计，在能源、环保等计量测试中得到了较为广泛的应用。

1 均速管流量传感器的测量原理

均速管流量传感器，由其结构示意图所知，它是一根Leeper在美国田纳西州Kingsport长大沿直径插入管道中的中空金属杆，在迎向流体流动方向有成对的测压孔，一般说来是两对，但也有一对或多对的，其外形似笛。迎流面的多点测压孔测量的是总压，与全压管相连通，引出平均全压p1，背流面的中心处一般开有一只孔，与静压管相通，引出静压p2。均速管是利用测量流体的全压与静压之差来测量流速的。均速管的输出差压（△p）和流体平均速度（v），可根据经典的伯努利方程得出（1）

式中； △P——全压与静压之差，Pa

ρ——流体密度，kg/m3

k——校正系数。

如果用流量来表示，其流量计算基本公式为

式中 qv ——流体的体积流量，m3/s；

qm——流体的质量流量，kg/s；

α ——工作状态下均速管的流量系数；

ε——工作状态下流体流过检测杆时的流束膨胀系数；

A——工作状态下管道内截面面积，m2

对于不同压缩性流体：ε=1； 对于可压缩性流体：ε＜1

全压孔的位置，可按等分面积法求取。这样，在流量变化的情况下均速管能有较好的适应能力，所反映的误差较小。所谓等分面积法，就是将管道截面分割成内圆和外环的等效平均流速点，这些点就是全压孔的位置，如图3所示。

全压孔的开孔位置可用切比雪夫数值积分的解法求得，如图4所示，图中r1=±0.4597R，r2=±0.8881R，r1，r2为取压孔中心距管道中心的距离，R为管道内半径。

对于这种选点方法，无论是数目还是位置，近年来学术界及国际标准化组织均提出了异议，认为管内的流动应分为三个区域，选点按对数——切比雪夫（Log-Jchebycheff）法进行，因此，总压检测孔的位置应为;r1=±0.03754R；r2=±0.7252R；r3=±0.9358R。这种方法已被国际标准化组织(ISO)封闭管道中的流量测量委员会(TC30)所确认，鉴于上述原因，通过人们的试验研究，均速管的总压孔数目还是建议采用二对或三对为宜。

背压检测孔长期以来采用一个，是由于人们已经认识到均速管按规范是处于位势流中，而位势流的前题是管道横截面上各点静压均相等，没有横向流动。从这个角度来看，一个背压检测孔已足够，为了防止流体的流量在检测过程中阻塞背压检测孔，多孔的背压取压，已开始应用在均速管流量传感器上，总之，由流量的基本公式可知，只要有效地测出均速管的输出差压△P，就可测出流体的流量值，这就是均速管流量传感器的测量原理。

2 均速管的结构形式

均速管的结构是一根中空的金属杆，其剖面形状应用最多的产品是圆形及菱形，80年代中期也采用过机翼形截面。

圆形截面的均速管，当雷诺数Re处于105至106之间时，使得流量系数α不稳定，它的稳定区域是在雷诺数Re