一种便携式三维皮托管烟气测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种便携式三维皮托管烟气测量装置。


背景技术：

2.工业烟气流速流量测量主要采用压差式测量装置，包括l型皮托管、s型皮托管、矩阵式流量计等。l型皮托管和s型皮托管由两根取压管组成，一根是总压管，面向气流方向测量全压；另一根是静压管，背向气流方向测量静压。全压减去静压为动压，气体的流速和流量是动压的函数，根据动压即可计算出烟气流速和流量。矩阵式流量计，测量原理同l型皮托管和s型皮托管类似，不同的是矩阵式流量计采用的是多点测量方式，即在一个测量截面上安排多个测点，每个测点均由总压管和静压管两根取压管组成。
3.三维皮托管也采用的是差压式测量原理，但测量的是三维流场，能够适应涡流、旋流等复杂流场状况，在航空领域应用较多，如飞机机翼处、航空发动机涡轮叶片尾缘等复杂流场测量，但在工业烟气测量领域，尚未见到应用三维皮托管进行烟气流场测量的实例。
4.航空等领域流场测量用的三维皮托管，是微型孔径小尺寸三维皮托管，测量探头的压力孔的孔径在1mm以下，主要测量的是空气流场。在工业烟气测量领域，测量的场景和介质同现有的三维皮托管应用场景不同，现有三维皮托管无法适应，主要体现在以下三点：(1)工业烟气测量的是烟道内的流体，烟道的直径大，而现有三维皮托管尺寸细小，在流动的烟气中颤动大，大跨度条件下，结构稳定性和测量稳定性都无法满足要求；(2)烟气中含有烟尘等杂质成分，微型孔径容易堵塞，现有三维皮托管不能直接将其应用在工业烟气上。(3)现有三维皮托管为固定点测量，且没有集成静压管、温度传感器，测量烟气流量需要另外布置气体静压测量装置、温度传感器，分体式布置，安装测量繁琐，测量干扰因素多。


技术实现要素：

5.实用新型目的：本实用新型目的旨在提供一种结构稳定性好、测量杆既能相对装夹组件沿轴向移动，又能相对装夹组件绕轴转动的三维皮托管烟气测量装置，该三维皮托管烟气测量装置还集成有静压管、温度传感器，提高了测量便捷性。
6.技术方案：本实用新型所述的便携式三维皮托管烟气测量装置，包括测量杆，所述测量杆前端为测量端，所述测量杆后端固连有后端箱，所述测量杆通过后端箱与外部测量系统连接；还包括套设在测量杆上的装夹组件和转动测量组件，所述装夹组件包括依次固连的稳固件、法兰和锁紧器，所述转动测量组件包括刻度盘和指针；所述锁紧器上设有锁紧螺钉，锁紧器通过锁紧螺钉对测量杆锁紧固定；所述刻度盘与锁紧器固定连接，所述指针与测量杆固定连接，当测量杆相对装夹组件转动时，带动指针相对刻度盘转动；所述测量端包括带多个取压孔的测量探头、静压取压探头和温度传感器，所述测量探头设有取压孔的端面与烟气流动方向垂直，取压孔、静压取压探头和温度传感器分别通过取压气管、静压取压气管和测量电缆与后端箱内的接口组件连接。
7.其中，所述测量探头为l形测量探头，所述取压气管、静压气管和测量电缆均设置
在测量杆内部，所述取压气管与取压管一一对应设置，所述静压取压探头与静压气管连接，所述温度传感器与测量电缆连接。
8.其中，所述后端箱为中空腔体，测量杆后端伸入后端箱中且与后端箱固定连接，所述后端箱内设有接口组件，所述接口组件包括连接气管的快插接口和连接测量电缆的电气接口；所述取压气管、静压气管和测量电缆从测量杆后端引出与后端箱内的接口组件连接。
9.其中，所述测量杆依次穿过稳固件、锁紧器、法兰、刻度盘和指针，稳固件的内径大于测量杆的外径，当拧紧锁紧螺钉，测量杆被锁死，当拧松锁紧螺钉，测量杆相对锁紧器做轴向直线运动或绕轴转动。
10.其中，所述取压孔包括中心取压孔、成对设置的俯仰取压孔和成对设置的偏航取压孔；中心取压孔设置在测量探头设置取压孔端面的中心位置；成对设置的俯仰取压孔以中心取压孔为中心对称设置且连接线与测量杆轴向平行；成对设置的偏航取压孔以中心取压孔为中心对称设置且连接线与测量杆轴向垂直。
11.其中，所述取压孔的孔径为1～10mm。
12.有益效果：本实用新型三维皮托管应用到工业烟气测量上，通过测量探头上设置的多个取压孔、静压取压探头和温度传感器，实现了集烟气静压、动压、总压、温度、气流偏角等参数测量为一体，同时装置通过稳固件解决了现有三维皮托管在烟道中结构稳定性和测量稳定性差的问题；测量杆在烟道内可沿轴向运动和绕轴转动，从而可测量轴线上多个点的流场参数；取压孔采集的参数通过接口组件引出，可连接方便连接外部测量系统。
附图说明
13.图1为本实用新型烟气测量装置的结构示意图；
14.图2为本实用新型烟气测量装置测量探头取压孔位置排布的结构示意图；
15.图3为本实用新型烟气测量装置测量时的安装结构示意图；
16.图4为转动测量组件中刻度盘和指针的连接关系图。
具体实施方式
17.如图1～4所示，本实用新型便携式三维皮托管烟气测量装置，包括测量杆3、装夹组件、转动测量组件和后端箱11；装夹组件固定安装在待测量烟气管道壁上，测量杆3依次穿过装夹组件和转动测量组件，测量杆3一端伸入烟气管道内部对待测烟气进行采样，测量杆3另一端在烟气管道外部与后端箱11固定连接，测量杆3将采样到的烟气压力通过后端箱11上的接口组件传输到外部测量系统；测量杆3与装夹组件滑动连接，测量杆3在装夹组件内可沿轴向直线运动或绕轴旋转运动，转动测量组件用于测量测量杆3相对装夹组件的转动角度。
18.测量杆3前端设置有l形测量探头1，测量探头1前端为球形或锥形结构；测量探头1前端包括五个取压孔，分别为中心取压孔p1、偏航取压孔p2、偏航取压孔p3、俯仰取压孔p4和俯仰取压孔p5，五个取压孔用于测量烟气的总压和气流偏角。各取压孔的孔径为1～10mm；中心取压孔p1设置在测量探头设置取压孔端面的中心位置，偏航取压孔p2和偏航取压孔p3竖直分布在中心取压孔p1的上下两侧；俯仰取压孔p4和俯仰取压孔p5水平分布在中心取压孔p1的左右两侧。测量杆3内部设置有与五个取压孔一一对应的五个取压气管13，取
压孔通过取压气管13连接到测量杆3尾端并从测量杆3尾端引出。
19.后端箱11为中空腔体，后端箱11一端设置有接口组件，接口组件包含多个快插接头12和电气接口，测量杆3通过接口组件与外部测量系统连接，后端箱11另一端通过紧固螺母10与测量杆3尾端固定连接并使测量杆3尾端插入后端箱11中，快插接头12与测量杆3尾端引出的取压气管13连接。
20.装夹组件包括法兰5，测量杆3穿过法兰5并与法兰5同轴，测量杆3相对法兰5沿轴向直线运动或绕轴转动。法兰5在靠近测量杆3前端一侧固定设有稳固件4，在靠近测量杆3尾端一侧固定设有锁紧器7，测量杆3依次穿过稳固件4、法兰5和锁紧器7且测量杆3与稳固件4、法兰5和锁紧器7均同轴设置，稳固件4内径略大于测量杆3外径，对测量杆3的扰动进行限制，起到包含和减少测量扰动的作用，锁紧器7上设置有锁紧螺钉8，锁紧器7上的锁紧螺钉8末端部抵在测量杆3外壁上，当拧紧锁紧螺钉8时，测量杆3被锁死，不能运动，当拧松锁紧螺钉8时，测量杆3可相对锁紧器7做轴向直线运动或绕轴转动。
21.测量杆3前端还包括静压取压探头p6和温度传感器2，静压取压探头p6用于测量烟气的静压，测量杆3内部还包含静压气管和测量电缆。静压取压探头p6通过静压气管连接到测量杆3尾端并从测量杆3尾端引出最终与快插接头12连接，温度传感器2通过螺纹、焊接或胶接在测量杆3上，用于测量烟气温度，温度传感器2通过测量电缆连接到测量杆3尾端并从测量杆3尾端引出最终与接口组件上的电气接口连接。
22.转动测量组件包括刻度盘6和指针9，刻度盘6通过螺钉固连在锁紧器7上，指针9通过螺钉压紧在测量杆3上与测量杆3固连，指针9可随测量杆3一起运动。测量杆3转动的角度可由指针9和刻度盘6上的刻度读出，即指针9上的基准线与刻度盘6上的刻度线交点，如图4所示。
23.本实用新型便携式三维皮托管烟气测量装置测量时将测量杆3前端伸入烟气管道中，法兰5与烟气管道外侧壁上预留的法兰i14对接，并通过螺栓固定。