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1、1节能仪表节能仪表均速管流量计均速管流量计毛新业四川自控工程专业委员会均速管流量计（国外称 Annbar、Torbar、Probar、verabar、itabar等），问世已三十八年，名称不同，截面各异，但都是基于皮托管测速原理，以测管道中直线上几点流速来推算流量的一种插入式流量仪表。它具有结构简单，价格低廉，装、拆方便，压损小。从耗材少、运行费用低二方面来看都是一种节能仪表。在当前大力倡导建设节约型经济情况下，是一种值得推荐的流量仪表。、基本原理（图一） 流量 Q 是单位时间 s 内通过管道某一截面 A 的流体体积 m3（或质量kg），即 Q= m3/s=m2m/s=AV流量也可变换为管道截
2、面 A 与流速 V 的乘积，但工业管道中的流速通常不是常数，只有桴截面划为许多单元面积 Ai，乘以通过 Ai 的流速Vi，即流量 Q=。但这种方法过于繁琐。幸好无论管道流速中流速分 niAiVi1布多么复杂，在较长的直管段（一般应为 30 倍直径）后，在流体的粘性作用下，管内的流速分布将呈现对称于圆心的充分发展紊流。在这种情况，只需测直径方向上 N 个点的流速，就可以准确地推算流量值。采用皮托管测速原理，通过测流体的总静压，运用柏努利方程就可测量流体的流速值。均速管沿管道直径方向插入管道，流向有数对总压孔，2由于沉速不等，所测总压也不相等，在高压腔内平均后，通过高压线，接入变送器高压端；背流向
3、一侧有数对背压孔，所测背压（如处于位流各背压值应相等）在低压腔平均后，通过低压线接至变速器低压端，忽略一些影响不大的因素，均速管的流量计算公式可表示为Q=AJO2P/21式中Q 为流量（m3/n）；A 为系数取决于各参数的单位；P 为管道内很能够（m）；P，平均后的高低压之差（Pa）; 流体密度（kg/m3）。二、主要特点1、结构简单、重量轻巧，总共仅 10 多个零件。2、适应范围宽阔。可适用于多种流体（气、液、蒸汽）；口径自 25 毫米至 9 米，压力上限可达 40Mpa；温度上限 1000。3、节能显著。不可恢复压损仅为孔板几十分之一，年运行费用为孔板1/401/50。4、安装简便。仅需在
4、管道上结一个约 40 毫米圆孔，焊上安装座即可，不断流型可在低压情况下，不中断流程进行装饰。5、长期稳定性好。无可支部件，准确度不受粘污、腐蚀等的影响。准确度在可保证直管段长度可达1%；在直管段长度达不到要求时，重复性也可达到 0.2%，适用于工控系统/6、准确度。在直管段长度无法满足时，由于具有取样性质，准确度难以高于2%3%，不宜作为计量仪表，特别是贸易核算收费情况。37、防堵性。早期均速管，背压仅一细管，易于堵塞，要求流体洁净度高，新型均速管背压采用多点，且空腔较大，可改善易堵塞情况。三、目前常用的几种均速管均速管在上世纪 60 年代末期推向市场，最早检测杆截面开头为圆形，后发现流体在雷
5、诺数 Re105时，在圆截面上分离点为 78；而 Re106时，分离点将转为 130，当 Re 处于 105106之间时，分离点不确定，因而引出流量系数有近10%的偏差。在 70 年代末期，国内外逐渐推出了分离点确定的菱形截面检测杆（国外称钻石 Diamonr）以取代圆截面。目前常用的有以下几种：1、菱形型（图 2a），由美国 DSI 公司 1978 年推出。由于均速管一般应使用在位流中，即管道横截面积有横向流动，背压应相等，可以仅取一点背压，用一根内径约 3 毫米的细管引至变送器，但现场流体大多不够洁净，常有堵塞故障发生。目前国内仍有厂家生产，国外早已弃而不用。2、托巴管（图 2b），由英国
6、托巴（TFL）流量计公司，1985 年推出，在圆形检测杆，？出一个大角形，迫使流体在六角处分离，它与菱形型早期采用过的忠压引出管，实践证明，不仅没有什么优异的性能，反而增大易于堵塞的弊病，这种结构早被国内外生产厂商所淘汰。国内某厂推一种专利产品，亦称托巴管，其实就是在每个总压检测孔上焊一个弹头，检测杆仍为圆形。它既没有弹头型控制附面号的优点，又保留了圆截面分离点不确定的缺点。匠心何在？难以理解！3、菱型型总压、背压检测孔均采用 24 对，在高、低压腔中平均后，分别引至4差压变送器高低压端。美国 DSI 上世纪末期（1984 年）推出的 Probar 产品（图 2C-1）由三个型材（一个菱形、二
7、个三角形）组合成检测杆。而德国的intra-automation 公司于上世纪 90 年代推出了一体化结构（图 2C2），称为 Itabar 的产吕，检测有内用隔板分为高低二个压力腔，强度好，不易泄漏，且采用高强度耐热钢后，耐压可达 40Mpa，耐温可达 100。Probar 及Itabar 的检测杆都采取了复合结构，可将温度变送器插入检测杆组成一体化智能质量流量计。4、弹头型（图 2D）1992 年由美国 Veris 公司推出，称为 Verbar（威力巴）。Verbar 在其弹头前端表面做了粗糙处理（X/Ks200），认为处理后可保证形成紊流附面层，提高测量准确度。附面层由层流转变为紊流虽会
8、影响准确度，但这种影响相对其他因素来说是微不足道的，而弹头形及静压点的位置，却使其输出差压相对其他类型均速管偏低不少，影响了它在低密度、低流速情况下的选用。5、T 型（图 2E）T 型结构正对流向 2001 年由美国 DSI 公司推出，有二排密集的总压检测孔（直径约 2mm）或取压槽，背流回一测采用了二排背压孔。认为这样的设计可获得“更多”的速度分布，有利于提高准确度。其实总压孔即或是密集到变成了槽口，也只能测管道中某一直径方向的流速。而在直管道不够长，直径方向上的流速颁不足以反映整个截面时，这种设计毫无意义。用槽口代替总压孔，在几十年前就出现过，并未推行说明没有实用价值，其次，采用较小的总压
9、孔（或槽）却易于堵塞。事实上并非厂商所说 T 形检5测杆正前方形成了高压区，粉尘不易进入。如真是这样，汽车挡风玻璃板上还有用雨刷的必要吗？四、定位适用于检测、监控系统均速管优点不少，如节能、结构简单、安装方便，但正所福“福兮祸所伏，祸兮福所倚”，这些优点也不可避免地带来一些不足之处，如准确度不够高，易堵塞待。如前所述，均速管是一种插入式，具有取样性质的仪表，在直管段不能达到要求时，无论采用什么形式的检测杆都难以达到厂商所宣传的1%精确度，而重复性却可优于 0.5%。20 多年前，WRahmeyer 等人已进行了验证。他们将均速管安装在阻力件（阀门、弯头 ）后 2/2D，即在非充分发展紊流条件下
10、进行系统地试验。试验表明，在直管段小于 45D 时，流量系数的偏差可达到8%以上，而重复性却可优于 1%。说明了对于均速管这种取样性质的仪表，直管段长度对其准确度的影响至关重要。而对重复性的影响却微不足道！在实际应用中，由于均速管特别适用于大管道，一般情况都难以保证足够长的直管段，即无法具有较高的准确度，均速管在流程工业中还有无立足之地？仪表一般有以下三种用途：用于贸易、经济核算的计量，准确度应放在首位。用于工控系统信号源头的检测，重复性是主要的。用于监控工艺流程是否正常工作，可靠性是优先考虑的。例如：对于一个锅炉的燃烧系统，必需测空气流量来调控燃料量，以保证最佳的空气燃料比。这时如用均速管测
11、空气，只要它的输出能反映空气的变化，二者呈一一对应的单值函数关系，不随意变化，即重复性好就6可以了。至于空气的绝对量，人们无需知道。其次，均速管也适用于监控工艺流程是否正常，如我国西气东输，木直径的干线流量计，并不涉及计量收费问题，在 96 支干线流量计，就采用了 50 支均速管，占 52%。在大口径的流量检测，监控系统中，均速管以其显著的节能效果，优异的性价比，常作为首选仪表。五、小结扬长避短，各取所需。流量仪表由于影响因素较多，相应的品种也十分多，当前还没有一种流量仪表可取代其他仪表而一统天下，对于每一种仪表来说都只能扬长避短，在己之长的领域中发挥作用。业界专家忧虑地指出，由于准确度不够，
12、均速管作为计量、贸易结算的基础尚不牢靠，并建议：将国内外均速管检测件选用一种作为标准形式建立流量系数数据库；对现场安装条件进行试验研究。这些建议看来诱人，但实施却不现实，实施一项国际性的标准化计划由谁组织？我国二十多年改制将一切研究所都推向了市场，无人过问基础性研究，要实施这样一个计划，由谁埋单？近年来，有些流量仪表发展很快，据“FlowResearch”报告分析，近年来超声及哥氏流量计发展很快，年销售增长率分别为 10.4%ey 6.9%。这二种仪表准确度都可达到0.5%，完全可以胜任计量、贸易结算。均速管的研究，生产厂商应克服“尔有弊帚，学之千金”的心态，一定要将这种插入式仪表应用到计量、贸易结算领域，能不断总结应用中的问题，勇于创机关报，能在检测、监控领域中充分用好均速管，就是很大的贡献
