取样流量传感器的应用与发展

矩形管道

在其四个边角实际流动十分小，或趋于零* 4 。

阻塞比

在计算面积时往往忽视了流量传感器的存在，它的存在不仅减小了流通面积，而且增大流经此截面的流速。这种影响称为阻塞效应。其阻塞比S定义为：

阻塞比S=（πd 2 /4. +hB）/πD 2 /4. （4）

4式中：d：测量头外径； h：插入杆伸入深度； B：插入杆横截面宽度； D：管道内径

研究表明：当S0.02时，阻塞很小可忽略不计，β≈1；

当0.02
当S>0.06时，β值需实流标定

类型

测点流速

凡可测流速的传感器插入管道均可成为流量传感器。较为通用的有以下几种：

双文丘里管

早于40年前，美国Taylar公司已有产品推向市场，称皮托一文丘利管（Pitot Venturi Tube）。近年，国内厂商按此原理推出产品，称为双文丘利管，区别仅是前者高压取自支持杆，而后者取自管壁，在同样流量下，后者输出差压将略小于前者。

测位于直径上多点流速以均速管为例说明：

以皮托管测速原理为基础，当直管道足够长时管内流速分布为充分发展紊流，等速线为同心圆，才有可能仅测直径上几点流速即可反映整个截面的流速分布。一般在检测杆迎流向有数对总压检测孔，所测总压平均后也传至变送器，二个压力差的平方根与流量成正比。近四十年有不少改进，但多限于检测杆的形状、现简述如下：

圆形

上世纪60年代末期推出，使用后发现Re在105~106之间，流量系数K分散度约为±10%，原因是在Re105时流体在圆柱体分离角为780，而Re>106时，后移至1300，即所谓“阻力危机”现象，引起了K系数不稳定而影响了流量准确度，已于30多年前被淘汰。

菱型-Ⅱ型

1978年由DSI公司推出，检测杆横截面为菱形，流体分离点固定在菱形拐角处，解决了“阻力危机”带来的流量系数不稳定的问题，但是背压通过一个内径约3毫米的细管引至变送器，使用中发现背压孔易于堵塞的缺点。

机翼、椭圆型

设计这二种截面形状的目的都是为了减少迎风阻力，其实无论那种均速管永久压损都仅只有几十帕，可以忽略不计，不必小题大做。但可用于测量流速高、密度大的过热蒸汽。

菱形-Ⅱ组合式

1984年由美国DSI公司推出，它由一个菱形型材，二个三角形型材组合而成，这种结构因型材公差较大，当温度变化时，过盈易泄漏；太紧初始应力过大削弱了强度，现也逐渐淘汰。

菱形-Ⅱ一体式

上世纪90年代初相继由德国IA公司及Systec公司推出分别称为Itabar及Deltabar。结构特点是用中隔板将高低压分隔为二个空腔，我国已可生产推出市场，价格较国外产品低廉不少。

弹头型

1992年由美国Veris公司研制推出称Verabar（威力巴）。主要特点检测杆截面形状为弹头型，头部作了粗糙处理（粗糙度x/ks~200），厂家宣传这样做可保证在检测杆表面形成紊流附面层，从而推高了准确度，相对其他因素（直管长度、管内径……）这些改进微不足道。而由于静压取自二侧，输出差压较其他均速管小30~50%。

T型

2001年美国DSI公司推出，称Annubar-485，检测杆横截面为T型，正对流向有二排密集约2毫米的小孔（即使用细缝代替，也仅是反映截面中直线上的流速）。厂家却宣称由于总压取压孔几乎占整个直径的85%，可获取“更多的流速分布信息”，准确度可达到令人匪夷所思的±0.75%。结构复杂，成本高，测压孔过小易于堵塞，销售并不理想，说明在检测杆上精雕细刻是没有必要的。

风光一时、难以为继

上世纪六十年代，随着流程工业的现代化，管径0.5~2米逐渐增多，采用取样原理、插入安装形式的流量传感器，结构简单，成本低，维修简便，颇受用户欢迎，却也风光一时，占有较大的市场份额。但由于它过于简单，现场情况又十分复杂，难以保证必要的准确度,上述的取样流量传感器已难以满足要求。问题在于：

流场

目前工业管道日益增大，火电厂一次风风管可达5~6米，直管段长度仅1~2D,严重不足，管内流速多为非充分发展紊流，且有漩涡，上述取样流量传感器不可能取得必要的准确度。