矩形大管北单足球中国道的风量测量

　　大型管道中的流量测量近年来已普遍引起人们的重视，并认真地着手解决。不少企业为节省场地，便于安装，在管道中流体压力不大的情况下，常采用矩形管道贴壁安装，如火电厂进风管道、大型通风系统，采用边长达2~3m的矩形管道已屡见不鲜。这种管道中的流量测量有一些特殊问题，不能照搬圆管中的测量方法和仪表，为解决某工程的这个问题，进行了探索，设计、制造了机翼流量计，并调试、投运成功。

　　早在1926年北单足球中国，Nikuradse对流体在矩形管道中的流动进行了测试，其等速线如图所示。它显示出不同于圆管中的同心圆等速线，并且发现有二次流。

　　二次流从本质上来看，是在紊流条件下，在管道横截面上，有垂直于轴向的法向流动，它与轴向流动叠加后形成二次流，也可称为涡流。由于层流不存在法向流动，所以在层流条件下不可能发生二次流。

　　这是一种经典的测量方法，早已有国际标准可以遵循（ISO3966，ISO7194）。这种方法的优点是不受管道大小的限制，而且也还准确、可靠；不足之处是确定一个流量值要测20多点的流速，测量十分繁琐，因此几乎不太可能应用于工业现场上，但却可做为一种最基本、最实际的校验方法。

　　此处要说明的是，在国际标准中，这种方法推荐的流速计是L型皮托管，它虽准确但对流向比较敏感，当流向偏离轴向超过±10°时，就将引起±1%以上的误差。在圆管中应用多属位流不成问题，但用于矩形管道则应另当别论。因在矩形管道中不可避免地会存在二次流，流向偏离超过±10°则司空见惯，仍用L型皮托管，难保必要的准确度。

　　采用这种方法一般流速计均可测流量。目前所用的有插入式涡轮流量计、插入式涡街流量计、皮托一文丘利管等等。推荐皮托一文丘利管，它结构简单，工作可靠，可输出比皮托管大几倍的差压信号，且耐高温及可工作在较前二者更为恶劣的现场，在火电厂及冶金、钢铁行业曾风行一时。要注意的是，其速度-差压特性重复性差，每支均需在风洞中校验后才好使用。

　　这种方法已应用很多年，是一种较成熟的测量方法，只是输出差压太小，测量精度也不高。在采用矩管道时，由于工艺布局的需要，可常见有矩形弯头，如果因势利导加以利用，倒也是一种可考虑的方法。否则，在直管道中刻意加入一个90°弯管流量计则就大可不必了。

　　测量矩形管道中的流量，早期曾采用过矩形文丘利管。为防止气流在扩张段分离，增大压损，后扩张角一般不得超过10°~12°，因此文丘利管很长，给安装与运输带来不便。如果在矩形通道中安装一至数个机翼（见图3），则既可能将每个分离角控制在10°~12，又缩短了整个长度，使结构紧凑，便于安装等。

　　从原理上来看，机翼流量计采用的还是节流，使气流加速、降压，通过测差压来确定流量的大小，因此，它仍是一种节流装置。但机翼流量进口部分有导流作用，在气体加速的过程中，可缓解气流的横向流动，减小涡流的尺寸，所以它对进口直管道的长度要求不象一般节流装置那么苛刻，直管段长度仅需3D。

　　1）机翼型面 型面的曲线由三段组成：前缘为一个曲率半径为25的圆弧（或直接采用一根φ50的圆管）；中间段；后缘为便于加工采用直线，三段平滑相接，不允许有拐点。

　　2）总、静压孔位置 在每个机翼前缘正对流向有一组总压孔，各孔相距0.2-0.3m，将所测得的总压汇集在位于前缘的总压汇管中，再将每个汇管中的总压均值接至位于机翼流量计外壳上的总压集气管，通过仪表阀门，接至差压变送器高压端。

　　在机翼最高点，也就是通道最窄处的机翼表面有一组静压孔（如考虑到流体的运动惯性，对流体而言，最窄通道应处于结构最窄处下游约1公分处）。各静压孔的间距为0.1-0.2m，将所测得的静压汇集在由截面50mm*60mm的方槽静压汇管中（见图3）。每个静压汇管采集的静压再接到位于流量计外壳上的静压集气管，通过仪表阀门接到差压变送器低压端。

　　3）总、静压孔径 总压孔径为2-3mm；静压孔径为1-2mm。一般来说，静压孔应为机翼板厚的1/2。静压孔不允许有倒角，边缘光滑不得有毛刺、焊渣。而总压孔前缘可允许有90°-120°内倒角，甚至为加强导流作用，安装导流套管。

　　4）入孔 为便于检修、校验，在机翼流量计进口前方约1DH处，应安置一个0.6m*0.6m的入孔。

　　5）排污 工业现场中的气体难免会含有一些粉尘，机翼流量计由于测压孔较多，一般不易阻塞。在使用较长时间后，集气管或测压汇管因空腔较小，可能集聚较多的粉尘。如在汇管或集气管的另一端安装一个排污球阀（或堵头）通向大气，定期打开阀门（或堵头），则就可以达到排除粉尘的目的。