流量儀表：均速管流量計的發(fā)展分

　　均速管流量計的測量元件——均速管（國外稱Annubar，直譯阿牛巴），是基于早期皮托管測速原理發(fā)展起來的，是60年代后期開發(fā)的一種新型差壓流量測量元件，并開始應用與我國的工業(yè)現場，70年代中期已有30余家廠家進行了研制生產。均速管的優(yōu)點是；結構上較為簡單（如圖1所示），壓力損失小，安裝、拆卸方便，維護量小。

　　該流量計由于生產成本低，價格低廉，因此在市場較為暢銷，在眾多的流量儀表中占有了一席之地。特別是由于其壓力損失�。ㄅc孔板相比較，僅為孔板的5%以下），大大減少了動力消耗，節(jié)能效果顯著，這在能源緊張的今天，有著其特殊的意義。由于該流量計適應范圍寬，長期穩(wěn)定性好（如圖2所示）近年來有了較大的發(fā)展，出現了幾種結構形式不同的流量計。但因使用不當，在應用中產生了一些問題，使得客觀要求與發(fā)展現狀產生了很大的矛盾，許多人期望其應用問題能得到解決，為此人們做了大量的不懈努力，使得均速管流量計這一既古老而又年輕的流量計，在能源、環(huán)保等計量測試中得到了較為廣泛的應用。

　　1 均速管流量傳感器的測量原理

　　均速管流量傳感器，由其結構示意圖所知，它是一根沿直徑插入管道中的中空金屬桿，在迎向流體流動方向有成對的測壓孔，一般說來是兩對，但也有一對或多對的，其外形似笛。迎流面的多點測壓孔測量的是總壓，與全壓管相連通，引出平均全壓p1，背流面的中心處一般開有一只孔，與靜壓管相通，引出靜壓p2。均速管是利用測量流體的全壓與靜壓之差來測量流速的。均速管的輸出差壓（△p）和流體平均速度（v），可根據經典的伯努利方程得出

（1）

式中； △P——全壓與靜壓之差，Pa
ρ——流體密度，kg/m3
k——校正系數。

[$page]如果用流量來表示，其流量計算基本公式為

式中 qv ——流體的體積流量，m3/s；
qm——流體的質量流量，kg/s；
α ——工作狀態(tài)下均速管的流量系數；
ε——工作狀態(tài)下流體流過檢測桿時的流束膨脹系數；
A——工作狀態(tài)下管道內截面面積，m2
對于不同壓縮性流體：ε=1； 對于可壓縮性流體：ε＜1

　　全壓孔的位置，可按等分面積法求取。這樣，在流量變化的情況下均速管能有較好的適應能力，所反映的誤差較小。所謂等分面積法，就是將管道截面分割成內圓和外環(huán)的等效平均流速點，這些點就是全壓孔的位置，如圖3所示。

　　全壓孔的開孔位置可用切比雪夫數值積分的解法求得，如圖4所示，圖中r1=±0.4597R，r2=±0.8881R，r1，r2為取壓孔中心距管道中心的距離，R為管道內半徑。

　　對于這種選點方法，無論是數目還是位置，近年來學術界及國際標準化組織均提出了異議，認為管內的流動應分為三個區(qū)域，選點按對數——切比雪夫（Log-Jchebycheff）法進行，因此，總壓檢測孔的位置應為;r1=±0.03754R；r2=±0.7252R；r3=±0.9358R。這種方法已被國際標準化組織（ISO）封閉管道中的流量測量委員會（TC30）所確認，鑒于上述原因，通過人們的試驗研究，均速管的總壓孔數目還是建議采用二對或三對為宜。

[$page]　　背壓檢測孔長期以來采用一個，是由于人們已經認識到均速管按規(guī)范是處于位勢流中，而位勢流的前題是管道橫截面上各點靜壓均相等，沒有橫向流動。從這個角度來看，一個背壓檢測孔已足夠，為了防止流體的流量在檢測過程中阻塞背壓檢測孔，多孔的背壓取壓，已開始應用在均速管流量傳感器上，總之，由流量的基本公式可知，只要有效地測出均速管的輸出差壓△P，就可測出流體的流量值，這就是均速管流量傳感器的測量原理。

　　2 均速管的結構形式

　　均速管的結構是一根中空的金屬桿，其剖面形狀應用最多的產品是圓形及菱形，80年代中期也采用過機翼形截面。

　　圓形截面的均速管，當雷諾數Re處于105至106之間時，使得流量系數α不穩(wěn)定，它的穩(wěn)定區(qū)域是在雷諾數Re<105和Re＞106。這主要是由于圓形截面的阻力件，自身存在著“阻力危機”而引起的。流體流經圓管時存在著分離點不同而導致圓管在迎流流體時，在圓管上引起的壓力分布不同，從而引起了流量系數α的變化。

　　菱形截面的均速管，就是為了克服圓形截面這一流量系數不穩(wěn)定區(qū)而設計的。菱形截面無論雷諾數的數值Re是多少，其