一种皮托管组件及使用该皮托管组件的流速测量仪的制作方法

本实用新型涉及一种皮托管组件及使用该皮托管组件的流速测量仪。

背景技术：

皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种测量用管，广泛应用于烟道、化工厂、水泥厂、锅炉厂等环境复杂的大型管道中，用以测量管道或烟风道内的气流动压，最终换算出气流速度。最常用的为S型皮托管，包括具有全压孔的全压管和静压孔的静压管，全压孔的取压口的朝向与静压孔的取压口的朝向相反，由于上述环境的被测管道中常存在灰尘且内部压力经常存在波动，易导致全压管或静压管发生堵塞，造成无法测量的问题。

在实际应用中，检修人员在堵塞发生后或者定期对皮托管进行疏通，导致检修人员工作量较大。授权公告号为CN 201804021 U的中国实用新型专利公开了一种一体式皮托管法流速测量仪，包括皮托管，皮托管包括全压管和静压管，全压管包括全压管进压段和全压管出压段，静压管包括静压管分成静压管进压段和静压管出压段，静压管的出压段上连接有静压气路，全压管的出压段上连接有动压气路，静压气路和动压气路统称为引导气路，静压气路中设有常开电磁阀，动压气路中也设有常开电磁阀，静压气路和动压气路分别通过吹扫管路连接有反吹气源，各吹扫管路上均设置有常闭电磁阀。在使用时，通过常开电磁阀和常闭电磁阀的切换，从而实现系统的测量及反吹功能。但是在吹扫管路工作时，皮托管无法正常工作，位于被测管道上游的机组存在一定的安全隐患问题，而如果使皮托管和吹扫管路同时工作，则反吹的气流势必会对监测结果产生较大的影响，增大了测量的误差，导致测量结果不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种既可以实时在线监测又可以降低测量误差的皮托管组件；同时，本实用新型的目的还在于提供一种使用该皮托管组件的流速测量仪。

为实现上述目的，本实用新型的一种皮托管组件的技术方案是：一种皮托管组件，包括皮托管，皮托管包括全压管和静压管，全压管包括全压管进压段和全压管出压段，静压管包括静压管进压段和静压管出压段，该皮托管组件还包括与全压管和静压管分别连通的第一吹扫管和第二吹扫管，全压管进压段的有效截面积大于全压管出压段的有效截面积，静压管进压段的有效截面积大于静压管出压段的有效截面积。

所述第一吹扫管伸入到全压管中且第一吹扫管的伸入端越过全压管出压段，第二吹扫管伸入到静压管中且第二吹扫管的伸入端越过静压管出压段，全压管出压段的有效截面积即为全压管出压段与第一吹扫管之间的环形间隙的横截面积，静压管出压段的有效截面积即为静压管出压段与第二吹扫管之间的环形间隙的横截面积。

所述全压管与第一吹扫管均为等径管；或者第一吹扫管于全压管出压段处设有缩径段；或者全压管上设有扩径段，扩径段形成所述全压管出压段。

所述静压管与第二吹扫管均为等径管；或者第二吹扫管于静压管出压段处设有缩径段；或者静压管上设有扩径段，扩径段形成所述静压管出压段。

所述第一吹扫管伸入全压管中且第一吹扫管的伸入端位于全压管出压段的远离全压管进压段的一侧，全压管具有缩径段，缩径段形成全压管出压段。

所述第二吹扫管伸入静压管中且第二吹扫管的伸入端位于静压管出压段的远离静压管进压段的一侧，静压管具有缩径段，缩径段形成静压管出压段。

本实用新型的一种流速测量仪的技术方案是：一种流速测量仪，包括差压变送器和和皮托管组件，所述皮托管组件包括皮托管，皮托管包括全压管和静压管，全压管包括全压管进压段和全压管出压段，静压管包括静压管进压段和静压管出压段，该皮托管组件还包括与全压管和静压管分别连通的第一吹扫管和第二吹扫管，全压管进压段的有效截面积大于全压管出压段的有效截面积，静压管进压段的有效截面积大于静压管出压段的有效截面积。

所述第一吹扫管伸入到全压管中且第一吹扫管的伸入端越过全压管出压段，第二吹扫管伸入到静压管中且第二吹扫管的伸入端越过静压管出压段，全压管出压段的有效截面积即为全压管出压段与第一吹扫管之间的环形间隙的横截面积，静压管出压段的有效截面积即为静压管出压段与第二吹扫管之间的环形间隙的横截面积。

所述全压管与第一吹扫管均为等径管；或者第一吹扫管于全压管出压段处设有缩径段；或者全压管上设有扩径段，扩径段形成所述全压管出压段。

所述静压管与第二吹扫管均为等径管；或者第二吹扫管于静压管出压段处设有缩径段；或者静压管上设有扩径段，扩径段形成所述静压管出压段。

所述第一吹扫管伸入全压管中且第一吹扫管的伸入端位于全压管出压段的远离全压管进压段的一侧，全压管具有缩径段，缩径段形成全压管出压段。

所述第二吹扫管伸入静压管中且第二吹扫管的伸入端位于静压管出压段的远离静压管进压段的一侧，静压管具有缩径段，缩径段形成静压管出压段。

本实用新型的有益效果是：全压管与第一吹扫管连通，静压管与第二吹扫管连通，由于吹扫管的设置会对被测管道进入皮托管中的气流产生反向的作用，导致测量结果不准确，而全压管进压段的有效截面积大于全压管出压段的有效截面积，静压管进压段的有效截面积大于静压管出压段的有效截面积，可以对此处的压力进行补偿，减小吹扫管对测试结果的影响。

附图说明

图1为本实用新型的一种流速测量仪的实施例一中的皮托管组件的结构示意图；

图2为本实用新型的一种流速测量仪的实施例二中的皮托管组件的结构示意图；

图3为本实用新型的一种流速测量仪的实施例三中的皮托管组件的结构示意图；

图4为本实用新型的一种流速测量仪的实施例四中的皮托管组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的一种流速测量仪的具体实施例一，如图1所示，包括差压变送器、流量积算仪和皮托管组件，差压变送器与流量积算仪信号连接，皮托管组件包括皮托管和与皮托管连通的吹扫管，皮托管包括具有全压孔11的全压管7和具有静压孔12的静压管8，全压管7包括全压管进压段9和全压管出压段5，静压管8包括静压管进压段10和静压管出压段6，吹扫管包括伸入全压管7中的并与全压管7连通的第一吹扫管3和伸入静压管8中的并与静压管8连通的第二吹扫管4。全压管7与差压变送器之间连通有全压引导气路，全压引导气路的一端连通于全压管出压段5，另一端连通于差压变送器。静压管8与差压变送器之间连通有静压引导气路，静压引导气路的一端连通于静压管出压段6，另一端连通于差压变送器。

第一吹扫管3伸入全压管中且第一吹扫管3的伸入端越过全压管出压段，第一吹扫管3与全压管的端部密封配合。第二吹扫管4伸入静压管中且第二吹扫管4的伸入端越过静压管出压段，第二吹扫管4与静压管的端部密封配合。全压管出压段5与第一吹扫管3之间的环形间隙的横截面积形成全压管出压段5的有效截面积，静压管出压段6与第二吹扫管4之间的环形间隙的横截面积形成静压管出压段6的有效截面积。要保证全压管进压段9的有效截面积大于全压管出压段5的有效截面积，静压管进压段10的有效截面积大于静压管出压段6的有效截面积，可以对此处的压力进行补偿，减小吹扫管对测试结果的影响。

第一吹扫管7和第二吹扫管8为等径管，全压孔11和静压孔12也为等径孔，第一吹扫管3伸入全压管7中的长度小于全压管7的长度，第二吹扫管4伸入静压管8中的长度小于静压管8的长度。全压管7和静压管8分别通过吹扫气路2与反吹气源连通。

为了解决吹扫管路对测量结果的影响，根据伯努利方程和连续性方程推导出一个补偿条件，由伯努利方程可知：

ΔP_x------截面1与截面2之间的阻力损失；

由于1、2两截面气体的流动位差，密度差均可忽略，得到ρ₁gH₁＝ρ₂g_H2故公式(1)可以改成

若则能保证P₁＝P₂，就能实现截面2的引压测量值等价于截面1的真实压力测量值。

由于可近似认为ρ₁＝ρ₂，令ρ₁＝ρ₂＝ρ

则：

由连续性方程：ρSV＝C(其中，S表示面积，V表示速度，C表示常数)，可知：

由于可近似认为ρ₁＝ρ₂，可知：ρ₁S₁V₁＝ρ₂S₂V₂

把公式(4)带入公式(3)，可知：

另一方面，由流体力学阻力计算方法可知，1～2截面之间的阻力损失与沿程阻力系数、局部阻力系数、流体密度、动能有关。设Z为1～2截面之间的总等效阻力系数，则阻力损失ΔP_x可表达为：

由公式(5)、(6)可知：

可知：

满足该补偿条件即满足公式(7)，则吹扫管路不会对测量结果产生影响。

其中，Z是取压口与相应的引压口之间的总等效阻力系数，S₁是进压段处全压孔11的有效截面积或静压孔12的有效截面积，S₂是出压段处全压孔11的有效截面积或静压孔12的有效截面积，由公式(1)可知，补偿条件与吹扫流量无关，这就使得测量效果不受气源压力、气体流量变化的影响。在本实施例中，Z是大于零的数值，因此S₁必然大于S₂，定性的，只要满足S₁＞S₂，就可以减小吹扫管对测量结果的影响。

本实用新型的一种流速测量仪的具体实施例二，如图2所示，与实施例一的区别仅在于第一吹扫管3和第二吹扫管4的结构不同，第一吹扫管3于全压管出压段5处具有第一缩径段13，第二吹扫管4于静压管出压段处具有第二缩径段14，保证S₁＞S₂。

本实用新型的一种流速测量仪的具体实施例三，如图3所示，与实施例一的区别在于全压管7与静压管8的结构不同，全压管7和静压管8为变径管，全压管出压段5形成全压管的全压管扩径段13，静压管出压段6形成静压管的静压管扩径段14，全压管7和静压管8均为等壁厚管，保证S₁＞S₂。

本实用新型的一种流速测量仪的具体实施例四，如图4所示，与实施例一的区别在于第一吹扫管3伸入全压管7中的位置不同、第二吹扫管4伸入静压管8中的位置不同及全压管7与静压管8的结构不同。第一吹扫管3伸入全压管7中且第一吹扫管3的伸入端位于全压管出压段5的远离全压管进压段9的一侧，全压管出压段5形成全压管7的全压管缩径段。第二吹扫管4伸入静压管8中且第二吹扫管4的伸入端位于静压管出压段6的远离静压管进压段10的一侧，静压管出压段6形成静压管8的静压管缩径段。全压管7和静压管8均为等壁厚管，保证S₁＞S₂。

在本实用新型的其他实施例中，第一吹扫管也可以不伸入到全压管中，只是与全压管的端部密封连通，第二吹扫管也可以不伸入到静压管中，只是与静压管的端部密封连通；全压管与第一吹扫管可以均为变径管，但是要满足S₁＞S₂；静压管与第二吹扫管可以均为变径管，但是要满足S₁＞S₂；静压管与全压管的结构也可以不相同；第一吹扫管和第二吹扫管的结构也可以不相同。

一种皮托管组件的实施例与上述一种流速测量仪的各实施例中的皮托管组件的结构相同，此处不再赘述。