新型气体流量检测系统的设计与研究

　　传统的检测方法存在一些不足之处，当前国内牵引电机通风试验风量测定装置是用L型 毕托管根据等面积环多点测量流速的原理进行测量的，这样做不仅耗时，而且人工读数精度不高。为此本文提出了一种适合牵引电机风量检测的智能匀速管流量检测 系统。本文理论分析的重点在于匀速管的检测杆截面选形及其数学模型。在综合分析国内外流量检测的现状和先进同类产品的基础上，通过对经典和现代各种方法的 系统研究，分析总结各种方法的优缺点，提出新型匀速管检测系统的技术指标和总体设计方案。

　　1 引 言

　　牵引电机制造与检修过程中, 温升试验是一个很重要的内容,它不仅可以检查电机制造和装配的工艺质量, 而且对核定牵引电机的小时定额和连续定额是否合乎设计要求是一个不可缺少的关键环节。目前我国机车上仍广泛地采用具有强迫通风的牵引电机, 其连续定额功率在很大程度上依赖于通风冷却的效果。在做温升试验时, 强迫通风的电机应在额定通风量下进行试验。因此, 准确快速地测定电机的通风量至关重要。

　　当前国内牵引电机通风试验风量测定装置是用L型毕托管根据等面积环多点测量流速的原理进行风量测量。测定过程一般需要三名操作人员参加, 分别确定毕托管的位置和方向, 用液位计读取压差并计算。即使风机输入功率恒定, 被试电机工况不变, 要使被试电机的通风量达到额定值需反复调整和测定, 熟练操作人员约需半小时才能完成工作。这样做不仅耗时, 而且人工读数精度不高, 更无法做到在试验全过程中当风机输入功率变化、被试电机工况改变的情况下, 通过闭环控制风机, 仍使通风量维持在额定值[1]。因此，本设计开展了牵引电机强迫通风风量检测的研究与制造工作。

　　2 匀速管流量检测原理

　　2.1 新型匀速管流量检测工作原理

　　新型匀速管流量计的测量探头部分，它将管道中某点的流体流速转变 成一个对应的差压信号。其采用的专有的技术设计结构，独有的测头设计具有测量压力损失小，污物不易堆积的性能。新型匀速管流量计是根据动压转变静压原理工 作的。其面向气体流动方向开多个测量小孔，测头迎流面的测孔测出流体的总压，测量孔内感受的总压自动取平均值获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， 由于各测量小孔内的总压自动取平均值[2]。原理如图1所示 。

　　2.2 数学模型

　　新型匀速管流量传感器集中地反映匀速管流量传感器的最新研究成 果。传感器形状如子弹头，符合流体动力学原理，能产生精确，稳定的差压信号，强度高，不渗漏，防堵塞。具有测量精度高，可靠性，稳定性好等优点。可测量气 体，液体，蒸汽和腐蚀性介质等多种流体，适应各种尺寸的管道，应用于高温高压的场合。根据伯努利方程可以得到测头处的流速与差压有以下关系：