技術(shù)文章
風(fēng)速是天氣監測中重要因素之一,用來(lái)測量風(fēng)速的傳感器被稱(chēng)為風(fēng)速傳感器,如我們常見(jiàn)的杯式風(fēng)速傳感器,超聲波風(fēng)速傳感器,但有一種風(fēng)速傳感器雖不常見(jiàn)但應用廣泛,這就是管道風(fēng)速變送器。
以前通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定方法
一、測定位置和測定點(diǎn)
(一)測定位置的選擇
通風(fēng)管道內風(fēng)速及風(fēng)量的測定,是通過(guò)測量壓力換算得到。測得管道中氣體的真實(shí)壓力值,除了正確使用測壓儀器外,合理選擇測量斷面、減少氣流擾動(dòng)對測量結果的影響很大。測量斷面應盡量選擇在氣流平穩的直管段上。測量斷面設在彎頭、三通等異形部件前面(相對氣流流動(dòng)方向)時(shí),距這些部件的距離應大于2倍管道直徑。當測量斷面設在上述部件后面時(shí),距這些部件的距離應大于4~5倍管道直徑。當測試現場(chǎng)難于滿(mǎn)足要求時(shí),為減少誤差可適當增加測點(diǎn)。但是,測量斷面位置距異形部件的zui小距離至少是管道直徑的1.5倍。
測定動(dòng)壓時(shí)如發(fā)現任何一個(gè)測點(diǎn)出現零值或負值,表明氣流不穩定,該斷面不宜作為測定斷面。如果氣流方向偏出風(fēng)管中心線(xiàn)15°以上,該斷面也不宜作測量斷面(檢查方法:畢托管端部正對氣流方向,慢慢擺動(dòng)畢托管,使動(dòng)壓值zui大,這時(shí)畢托管與風(fēng)管外壁垂線(xiàn)的夾角即為氣流方向與風(fēng)管中心線(xiàn)的偏離角)。
選擇測量斷面,還應考慮測定操作的方便和安全。
(二)測試孔和測定點(diǎn)
由于速度分布的不均勻性,壓力分布也是不均勻的。因此,必須在同一斷面上多點(diǎn)測量,然后求出該斷面的平均值。
1圓形風(fēng)道
在同一斷面設置兩個(gè)彼此垂直的測孔,并將管道斷面分成一定數量的等面積同心環(huán),對于圓形風(fēng)道,測點(diǎn)越多,測量精度越高。
2矩形風(fēng)道
可將風(fēng)道斷面劃分為若干等面積的小矩形,測點(diǎn)布置在每個(gè)小矩形的中心,小矩形每邊的長(cháng)度為200mm左右,圓風(fēng)管測點(diǎn)與管壁距離系數(以管徑為基數)。
二、風(fēng)速傳感器的選擇
(一)畢托管
1標準畢托管
它是一個(gè)彎成90°的雙層同心圓管,其開(kāi)口端同內管相通,用來(lái)測定全壓;在靠近管頭的外壁上開(kāi)有一圈小孔,用來(lái)測定靜壓,按標準尺寸加工的畢托管校正系數近似等于1。標準畢托管測孔很小,易被風(fēng)道內粉塵堵塞,因此這種畢托管只適用于比較清潔的管道中測定。
2 S型畢托管
它是由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成,測量時(shí)有方向相反的兩個(gè)開(kāi)口,測定時(shí),面向氣流的開(kāi)口測得的相當于全壓,背向氣流的開(kāi)口測得的相當于靜壓。由于測頭對氣流的影響,測得的壓力與實(shí)際值有較大誤差,特別是靜壓。因此,S型畢托管在使用前須用標準畢托管進(jìn)行校正,S型畢托管的動(dòng)壓校正系數一般在0.82~0.85之間。S型畢托管測孔較大,不易被風(fēng)道內粉塵堵塞,這種畢托管在含塵污染源監測中得到廣泛應用。
(二)熱球式
熱球式風(fēng)速計是指測定風(fēng)流速度的儀器。它由熱球式探頭、電表和運算放大器等構成。在測桿的端部有一個(gè)直徑約0.8mm的玻璃球,其中繞有加熱玻璃球用的鎳鉻絲線(xiàn)圈和兩個(gè)串聯(lián)的熱電偶,其冷端連接在磷銅質(zhì)的支柱上暴露在風(fēng)流中。當有一定大小的電流通過(guò)加熱 線(xiàn)圈后,玻璃球的溫度升高,球內的熱電偶產(chǎn)生熱電勢。熱電勢的大小和風(fēng)流速度有關(guān),風(fēng)速大時(shí)玻璃球溫升程度小,則熱電勢小,反之熱電勢大。熱電勢再經(jīng)運算放大器后就可在電表上指示出來(lái),校正后的電表讀數即風(fēng)流的真實(shí)速度。該儀器使用較方便,但易于損壞、灰塵和濕度對它都有一定影響,有待進(jìn)一步改進(jìn)。
(三)熱 線(xiàn)式
其原理是,將一根通電加熱的細金屬絲(稱(chēng)熱 線(xiàn))置于氣流中,熱 線(xiàn)在氣流中的散熱量與流速有關(guān),而散熱量導致熱 線(xiàn)溫度變化而引起電阻變化,流速信號即轉變成電信號。它有兩種工作模式:①恒流式。通過(guò)熱 線(xiàn)的電流保持不變,溫度變化時(shí),熱 線(xiàn)電阻改變,因而兩端電壓變化,由此測量流速;②恒溫式。熱 線(xiàn)的溫度保持不變,如保持150℃,根據所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應用更廣泛。
(四)熱膜式
熱膜風(fēng)速儀是在熱 線(xiàn)風(fēng)速儀的基礎上,以金屬膜代替內部金屬發(fā)熱絲的一種熱式風(fēng)速測量?jì)x器。其主要測量的原理是:利用發(fā)熱的金屬膜因通風(fēng)而冷卻時(shí),引起金屬膜的電阻發(fā)生變化對風(fēng)速進(jìn)行測量。熱式風(fēng)速儀除攜帶方便外,性?xún)r(jià)比高,目前市面上的絕大部分風(fēng)速儀都采用了此類(lèi)工作方式。
目前熱膜風(fēng)速儀主要有兩種工作模式:橫流式和恒溫式。恒流式是保持發(fā)熱膜的通電電流不變,通過(guò)發(fā)熱金屬膜在不同風(fēng)速下電阻溫度的變化測量風(fēng)速的大小。而恒溫式是保持發(fā)熱金屬膜的溫度不變,通過(guò)變化的電流對風(fēng)速的大小進(jìn)行測量。不管采用何種工作方式,都需要對風(fēng)速儀發(fā)熱膜的溫度進(jìn)行檢測,或利用溫度傳感器對發(fā)熱膜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量,或對發(fā)熱膜進(jìn)行恒溫監控,以實(shí)現對風(fēng)速的測量。
廣泛應用在油煙管道、通風(fēng)管道、暖通空調進(jìn)出風(fēng)口等地方來(lái)測量風(fēng)速和風(fēng)量。