新型气体流量检测系统的设计与研讨

1 引言
    牵引电机制造与检修进程中，温升实验是一个很主要的内容，它不只可以反省电机制造和装配的工艺质量，并且对审定牵引电机的小时定额和延续定额能否符合设计要求是一个不成短少的要害环节。当前中国机车上仍普遍地采器具有强迫通风的牵引电机，其延续定额功率在很大水平上依靠于通风冷却的结果。
    在做温升实验时，强迫通风的电机应在额外通风量下进行实验。因而，精确疾速地测定电机的通风量至关主要。
    当时国内牵引电机通风实验风量测定设备是用L型毕托管依据等面积环多点测量流速的道理进行风量测量。测定进程普通需求三名操作人员参与，辨别确定毕托管的地位和偏向，用液位计读取压差并核算。即便风机输入功率恒定，被试电机工况不变，要使被试电机的通风量到达额外值需重复调整和测定，纯熟操作人员约需半小时才干完成任务。如许做不只耗时，并且人工读数精度不高，更无法做到在实验全进程中当风机输入功率转变、被试电机工况改动的状况下，经过闭环节制风机，仍使通风量维持在额外值[1]。因而，本设计展开了牵引电机强迫通风风量检测的研讨与制造任务。
    2 孔板流量计流量检测道理
    2.1 新型孔板流量计流量检测任务道理
    新型孔板流量计流量计的测量探头局部，它将管道中某点的流体流速改变成一个对应的差压旌旗灯号。其采用的专有的技能设计构造，独有的测头设计具有测量压力损掉小，污物不易聚积的功能。新型孔板流量计流量计是依据动压改变静压道理任务的。其面向气体活动偏向开多个测量小孔，测头迎流面的测孔测出流体的总压，测量孔内感触的总压主动取均匀值取得被测管道内的总压，静压孔开在被测管道的壁面上，测头后流面的测孔测出流体的静压，因为各测量小孔内的总压主动取均匀值[2]。道理如图1所示。
    2.2 数学模子
    新型孔板流量计流量传感器集中地反映孔板流量计流量传感器的最新研讨效果。传感器外形如枪弹头，契合流体动力学道理，能发生准确，不变的差压旌旗灯号，强度高，不渗漏，防梗塞。具有测量精度高，牢靠性，不变性好等长处。可测量气体，液体，蒸汽和侵蚀性介质等多种流体，顺应各类尺寸的管道，使用于高温高压的场所。依据伯努利方程可以获得测头处的流速与差压有以下关系：
此时，管道内气体流速为：     
    个中：P1——全压孔检测到得全压旌旗灯号
    P2——静压孔检测到得静压旌旗灯号
    V——测头处流速m/s
    ΔP——测出的差压，单元Pα
    ρ——被测介质密度（气体密度）
    KV——流量计系数
    依据以下公式核算出流量：
    Q——流体流量
    α——流速散布系数
    β——壅塞系数
    γ——截面批改系数
    A——管道公称截面积，m2
    3 新型孔板流量计构造设计
    3.1 检测杆截面外形的拔取
    早期的匀速流量探头，在截面设计上无视了临界流体的活动状况和空气动力学道理，所以其使用局限遭到很大的限制。
    其首要长处：枪弹头截面外形的探头能发生准确的压力散布，固定的流体别离点：位于探头侧后双方，流体别离点之前的低压取压孔，可以生成不变的差压旌旗灯号，而且有用防堵。内部一体化构造能防止旌旗灯号渗漏，进步探头构造强度，坚持不变长时间高精度。
    前外表粗拙处置能削减流体牵引力，进步低流速时的测量精度。低压取压孔的地位避开了杂质堆积区，完成实质防堵[3]。
    3.2 新型孔板流量计的全压孔开孔地位的核算
    当前遍及以为只采用一种模子来描绘管流是欠稳健的。依据上节引见的道理圆管内充沛开展紊流的速度散布应按以下分段透露表现：    
    在近壁处（y»0）：
    在管道中间（0.8R~R）
    其他中心区域：
    式中：v——管道恣意点的流速
    vmax——管道中间最大流速
    y——管道某点至管壁的间隔
    R——管道半径
    n——指数，巨细与雷诺数有关
    r——恣意一点至管道中间的间隔，m；
    A、B、α0、α1、α2、α3——某一特定常数
    应用对数—契比雪夫积分法，均速气体探测器测量小孔数目的最小值为3，从理论上说，测量小孔越多，测量到的总压旌旗灯号就越代表空气管路中的均匀压力旌旗灯号。本设计接纳开六个全压检测孔。当气体管道截面积固准时，可以经过二次仪表的运算核算气体的流量参数[4~5]。    
    依据以上方程，应用对数—契比雪夫积分法，可得开六个全压检测孔的开孔地位应为：
    4 实行及后果剖析
    4.1 实行办法
    为了验证设计能否契合要求，在本设计完成后，我们做了实践测试。在专业人员的监视下我们在省气候局进行了流量检测实行。检测的测试后果由省气候仪器判定委员会发放，而且出具了判定证书。
    4.2 实行后果剖析
    实行研讨采用实行温度为21～23℃，大气压力为10015Pa，实行风速为10～30m/s局限内选择的八个风速点。实行数据如表2所示。
    孔板流量计流量检测的测量所得风速与规范风速是很接近的，误差不超越2%。阐明本设计可以灵敏的测量气体的流量，全体设计是可行的www.kexinyb.com。
    5 完毕语
    本文的目标就是在综合国表里的最新研讨效果的根底上，设计孔板流量计流量计的建模新思绪，提出简明、有用、准确、适用的新型孔板流量计流量计的设计办法，从理论剖析和实行检测两个方面进行深化系统的研讨，促进新型孔板流量计流量计效率的进步和功能的优化，还，在理论剖析的指点下，对流量计进行工程化设计、完成、实验，验证理论的有用性。这种新型的孔板流量计流量计，经过理论剖析和实行后果可以看出，具有不变、测量精度高、压力损掉小的长处。别的，构造简略、用料省、加工便利，在倡导立异、厉行节省的今日也是值得推行运用的。
    参考文献
    [1]应启长，赵学端，流量测量及仪表[M].上海：上海交通大学出书社.1987，164-175.www.jskxyb.com
    [2]毛新业.孔板流量计流量计[M].北京：计量出书社.1984，27-36.
    [3]毛新业.孔板流量计流量计的使用和开展[J].主动化仪表.1996，17（1）：1-5.
    [4]GB/T1314-91.流量仪表根本参数[S].[5]JB/T5325-91.孔板流量计流量传感器[S].www.jskxyb.net