一种温控伴热皮托管论文和设计-梁儒全

全文摘要

一种温控伴热皮托管，属于烟气检测设备技术领域。所述温控伴热皮托管的全压测管和背压测管外分别依次包裹有加热膜和绝缘层，全压测管和背压测管的绝缘层外共同包裹有隔热层，隔热层的外部设有保护外壳体，至少一个温度探头穿过保护外壳体的侧壁伸入隔热层中，温度探头的测量端靠近全压测管和背压测管的绝缘层相互接触的部位，全压接头远离全压测管的一端、背压接头远离背压测管的一端和温度探头远离其测量端的一端均与在线监测仪器连接。所述温控伴热皮托管，能够将皮托管内的温度维持在80℃以上，解决了因冷凝而造成的皮托管腐蚀问题，在线监测仪器具有吹扫功能，能够有效清除排放气体中的固体颗粒物杂质，有效解决了皮托管的堵塞问题。

主设计要求

1.一种温控伴热皮托管，包括全压测管和背压测管，所述全压测管的一端与全压接头连接，全压测管的另一端设置有全压测孔，所述背压测管的一端与背压接头连接，背压测管的另一端设置有背压测孔，其特征在于，所述全压测管和背压测管外分别依次包裹有加热膜和绝缘层，全压测管和背压测管的绝缘层外共同包裹有隔热层，所述隔热层的外部设有保护外壳体，至少一个温度探头穿过保护外壳体的侧壁伸入隔热层中，温度探头的测量端靠近全压测管和背压测管的绝缘层相互接触的部位，所述全压接头远离全压测管的一端、背压接头远离背压测管的一端和温度探头远离其测量端的一端均与在线监测仪器连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的温控伴热皮托管，其特征在于，所述在线监测仪器的外部设有温度显示器、压力显示器、全压接口、背压接口、温度探头接口和吹扫气源接口，在线监测仪器的内部设置有压差变送器一、压差变送器二、计时器一、计时器二、计时器三、计时器四、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三和电磁阀四，所述温度探头远离其测量端的一端与温度探头接口连接，温度探头接口与温度显示器连接，所述全压接头远离全压测管的一端与全压接口连接，全压接口通过管线三与压差变送器一的输入端连接，所述管线三上设有电磁阀三和计时器三，所述背压接头远离背压测管的一端与背压接口连接，背压接口通过管线四与压差变送器二的输入端连接，所述管线四上设有电磁阀四和计时器四，压差变送器一的输出端和压差变送器二的输出端均与压力显示器连接，所述吹扫气源接口的一端与外部气源连接，吹扫气源接口的另一端同时通过管线一与管线三连通，通过管线二与管线四连通，所述管线一上设有电磁阀一和计时器一，管线二上设有电磁阀二和计时器二。

3.根据权利要求2所述的温控伴热皮托管，其特征在于，所述电磁阀三和计时器三均位于管线一和管线三的连接处与压差变送器一之间，所述电磁阀四和计时器四均位于管线二和管线四的连接处与压差变送器二之间。

4.根据权利要求1所述的温控伴热皮托管，其特征在于，所述加热膜为聚酰亚胺薄膜PI电热膜。

5.根据权利要求1所述的温控伴热皮托管，其特征在于，所述绝缘层为硅橡胶、石棉或云母板。

6.根据权利要求1所述的温控伴热皮托管，其特征在于，所述隔热层为玻璃纤维棉毡、聚氨酯发泡材料或岩棉。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及烟气检测设备技术领域，特别涉及一种温控伴热皮托管。

背景技术

在烟气检测工作中，皮托管是检测采样设备中最常用的采样器件之一。测量时将皮托管流速计探头插入管路中，并使全压和背压探头中心轴线处于过流断面中心且与流线方向一致，全压探头测孔正面应对来流，检测流体总压，并将其传递给监测系统；同时背压探头测孔拾取节流静压也将其传递给监测系统，监测系统读取总、静压值，求出动压与静压差值，应用公式计算出流速数值。

但由于烟气中含有各种气体成分，例如水蒸气、二氧化硫、氮氧化物等，不仅会腐蚀皮托管，而且在温度较低时由于气体的冷凝，会造成皮托管的堵塞，影响检测的准确性。所以，皮托管的腐蚀和堵塞问题是流速测量中急待解决的两大难题。目前常见的用于流速测量的皮托管，其全压和背压管一般采用不锈钢材质加上不锈钢护套的方式解决腐蚀和磨损问题，但对于堵塞问题，还没有比较好的解决办法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种温控伴热皮托管，能够将皮托管内的温度维持在80℃以上，解决了因冷凝而造成的皮托管腐蚀问题，在线监测仪器具有吹扫功能，能够有效清除排放气体中的固体颗粒物杂质，有效解决了皮托管的堵塞问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种温控伴热皮托管，包括全压测管和背压测管，所述全压测管的一端与全压接头连接，全压测管的另一端设置有全压测孔，所述背压测管的一端与背压接头连接，背压测管的另一端设置有背压测孔，所述全压测管和背压测管外分别依次包裹有加热膜和绝缘层，全压测管和背压测管的绝缘层外共同包裹有隔热层，所述隔热层的外部设有保护外壳体，至少一个温度探头穿过保护外壳体的侧壁伸入隔热层中，温度探头的测量端靠近全压测管和背压测管的绝缘层相互接触的部位，所述全压接头远离全压测管的一端、背压接头远离背压测管的一端和温度探头远离其测量端的一端均与在线监测仪器连接。

所述在线监测仪器的外部设有温度显示器、压力显示器、全压接口、背压接口、温度探头接口和吹扫气源接口，在线监测仪器的内部设置有压差变送器一、压差变送器二、计时器一、计时器二、计时器三、计时器四、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三和电磁阀四，所述温度探头远离其测量端的一端与温度探头接口连接，温度探头接口与温度显示器连接，所述全压接头远离全压测管的一端与全压接口连接，全压接口通过管线三与压差变送器一的输入端连接，所述管线三上设有电磁阀三和计时器三，所述背压接头远离背压测管的一端与背压接口连接，背压接口通过管线四与压差变送器二的输入端连接，所述管线四上设有电磁阀四和计时器四，压差变送器一的输出端和压差变送器二的输出端均与压力显示器连接，所述吹扫气源接口的一端与外部气源连接，吹扫气源接口的另一端同时通过管线一与管线三连通，通过管线二与管线四连通，所述管线一上设有电磁阀一和计时器一，管线二上设有电磁阀二和计时器二。

所述电磁阀三和计时器三均位于管线一和管线三的连接处与压差变送器一之间，所述电磁阀四和计时器四均位于管线二和管线四的连接处与压差变送器二之间。

所述加热膜为聚酰亚胺薄膜PI电热膜。

所述绝缘层为硅橡胶、石棉或云母板。

所述隔热层为玻璃纤维棉毡、聚氨酯发泡材料或岩棉。

本实用新型的有益效果：

(1)温控伴热皮托管利用加热膜对全压测管和背压测管进行加热，保证烟气不会处于冷凝的状态，防止全压测管和背压测管的腐蚀和堵塞，使流量测量更加准确；

(2)温度探头处于靠近全压测管和背压测管的绝缘层相互接触的部位，能够同时监测全压测管和背压测管温度，以便根据设定温度控制加热膜的加热开关，温度过高停止加热膜加热，温度较低开启加热膜的加热开关，另外，烟气作为一种比较特殊的介质，温度范围在 40-120℃左右，特别情况下可能达到更高的温度，为了防止烟气在低温状态冷凝，本实用新型可以将皮托管内的温度维持在80℃以上，解决了因冷凝而造成的皮托管腐蚀问题；

(3)在线监测仪器能够检测管道内动压、静压和温度，并能进行实时温度监控，使流速测量更精准；

(4)在线监测仪器具有吹扫功能，能够有效清除排放气体中含有的固体颗粒物等杂质，进一步保证皮托管不被堵塞，能够有效解决皮托管的堵塞问题，增加测量的稳定性，降低运行维护人员的检修工作；

(5)本实用新型的温控伴热皮托管能够广泛应用于各类环境保护以及净化室、矿井通风和能源管理部门，可对各种锅炉、炉窑烟道及矿井排风管道的气体流速、温度、压力进行在线监测。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种温控伴热皮托管的结构示意图；

图2是本实用新型提供的图1中B的放大图；

图3是本实用新型提供的图1中的A-A向剖视图；

图4是本实用新型提供的一种温控伴热皮托管的安装示意图；

图5是本实用新型提供的在线监测仪器的结构示意图。

其中，

1、全压接头；2、背压接头；3、全压测管；4、背压测管；5、温度探头；6、保护外壳体；7、全压测孔；8、背压测孔；9、烟气流向；10、加热膜；11、绝缘层；12、隔热层；14、全压接口；15、背压接口；16、吹扫气源接口；17、温度显示器；18-1、压差变送器一；18-2、压差变送器二；19-1、计时器一；19-2、计时器二；19-3、计时器三；19-4、计时器四；20、电磁阀一；21、电磁阀二；22、电磁阀三；23、电磁阀四；24、压力显示器；25、温度探头接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“一”、“二”、“三”、“四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图5所示，本实用新型提供了一种温控伴热皮托管，包括全压测管3和背压测管4，全压测管3的一端与全压接头1连接，全压测管3的另一端设置有全压测孔7，背压测管4的一端与背压接头2连接，背压测管4的另一端设置有背压测孔8，全压测管3和背压测管4外分别依次包裹有加热膜10和绝缘层11，全压测管 3和背压测管4的绝缘层11外共同包裹有隔热层12，隔热层12的外部设有保护外壳体6，至少一个温度探头5穿过保护外壳体6的侧壁伸入隔热层12中，本实施例中，采用一个温度探头5，温度探头5的测量端靠近全压测管3的绝缘层11和背压测管4的绝缘层11相互接触的部位，全压接头1远离全压测管3的一端、背压接头2远离背压测管4的一端和温度探头5远离其测量端的一端均与在线监测仪器连接。

在线监测仪器的外部设有温度显示器17、压力显示器24、全压接口14、背压接口15、温度探头接口25和吹扫气源接口16，在线监测仪器的内部设置有压差变送器一18-1、压差变送器二18-2、计时器一19-1、计时器二19-2、计时器三19-3、计时器四19-4、电磁阀一20、电磁阀二21、电磁阀三22和电磁阀四23，温度探头5远离其测量端的一端与温度探头接口25连接，温度探头接口25与温度显示器17连接，全压接头1远离全压测管3的一端与全压接口14连接，全压接口14通过管线三与压差变送器一18-1的输入端连接，管线三上设有电磁阀三22和计时器三19-3，背压接头2远离背压测管4的一端与背压接口15连接，背压接口15通过管线四与压差变送器二18-2的输入端连接，管线四上设有电磁阀四23和计时器四19-4，压差变送器一18-1的输出端和压差变送器二18-2的输出端均与压力显示器24连接，吹扫气源接口16的一端与外部气源连接，吹扫气源接口16的另一端通过管线一与管线三连通，并且同时吹扫气源接口16的另一端还通过管线二与管线四连通，管线一上设有电磁阀一20和计时器一19-1，管线二上设有电磁阀二21和计时器二19-2。电磁阀三22和计时器三19-3位于管线一与管线三的连接处与压差变送器一18-1之间，电磁阀四23和计时器四 19-4位于管线二与管线四的连接处与压差变送器二18-2之间。

加热膜10为聚酰亚胺薄膜PI电热膜。绝缘层11为硅橡胶、石棉或云母板，本实施例中，云母板采用柔软云母板。隔热层12为玻璃纤维棉毡、聚氨酯发泡材料或岩棉。

本实施例中，在线监测仪器具有温度监测、压力监测以及吹扫三个功能，能够实时监测温控伴热皮托管的温度，全压测孔7和背压测孔8的压力，能够不定期清除全压测管3和背压测管4中的固体颗粒物。外部气源为压缩空气，由计电磁阀一20和计时器一19-1控制吹扫全压测管3的吹扫频率，由电磁阀二21和计时器二19-2控制吹扫背压测管4吹扫频率。本实施例中，温度显示器17型号为SUHED的HD-730，压差变送器一18-1和压差变送器二 18-2的型号均为索普美的MIK-6000，压力显示的型号为欧威的XMT，温度探头5型号为星响生产的MF-53-103-F-3950，计时器一19-1、计时器二19-2、计时器三19-3和计时器四19-4 的型号均为SANTEN的H7ET-BLM。

本实用新型中，选择正确的安装位置是温控伴热皮托管可靠、有效运行的前提，温控伴热皮托管安装质量对其测量精度有较大影响，由于温控伴热皮托管是依据充满圆管的稳定流动流体理论进行工作的，因此选择测量点时应远离风机﹑阀门﹑弯头等易造成流态波动的部位，且测量点上游应有3D～5D的直管段，以保证测量点处过流断面速度分布规律符合要求。另外，还需注意以下几点：①安装位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位；②安装位置应避免腐蚀和有害气体的位置；③安装点要易于到达，有助于安装和维护通道的安全性；④信号线的排布应远离其他电磁设备，避免相互干扰。

上述一种温控伴热皮托管的工作原理如下：

如图4所示，测量时将温控伴热皮托管插入管路中，并使全压测孔7和背压测孔8的中心轴线处于过流断面中心且与烟气流向9一致，全压测孔7正面应对来流，检测流体全压，通过全压接头1与在线监测仪器的全压接口14相连接，将全压传递给压差变送器一18-1，压差变送器一18-1测得的全压值在压力显示器24上显示；同时背压测孔8背对来流，拾取节流静压，通过背压接头2与在线监测仪器的背压接口15相连，将静压传递给压差变送器二 18-2，压差变送器二18-2测得的静压值在压力显示器24上显示。在实际工作时，根据全压值和静压值得到动压值，动压值即全压值与静压值的差值，动压值与烟气流速有关，流速大则动压值大，无流速时动压值为零，从而根据伯努利方程，由动压、烟气气体常数、烟气温度、皮托管修正系数等计算出流速数值。

如图5所示，实线为管线连接表示气路，虚线为导线连接表示线路。在线监测仪器除了测量烟气的全压和静压之外，还能够测量全压测管3和背压测管4的绝缘层11相互接触部位的温度，温度探头5拾取温度值，在温度显示器17上显示，操作人员根据温度显示器17显示的温度，对照设定的温度，来控制加热膜10的开关，本实施例中，显示器显示的温度高于等于80℃，关闭加热膜10的加热开关，显示器显示的温度低于80℃，打开加热膜10的加热开关以防止烟气在低温状态冷凝，解决因冷凝而造成的皮托管腐蚀的技术问题。另外，在测量的过程中，需要不定期地进行吹扫用以对温控伴热皮托管进行清理。

本实用新型的在线监测仪器工作模式有两种：

第一种工作模式：温控伴热皮托管处于工作状态，打开电磁阀三22和电磁阀四23，关闭电磁阀一20和电磁阀二21，烟气依次经过全压测孔7、全压测管3、全压接头1、全压接口14、电磁阀三22和压差变送器一18-1，在压力显示器24上显示全压值，同时烟气依次经过背压测孔8、背压测管4、背压接头2、背压接口15、电磁阀四23和压差变送器二18-2，在压力显示器24上显示静压值；

第二种工作模式：对温控伴热皮托管进行清理时，电关闭磁阀三和电磁阀四23，打开电磁阀一20和电磁阀二21，压缩空气经过吹扫气源接口16，一部分压缩空气依次经过电磁阀一20、全压接口14、全压接头1，对全压测管3进行清理，同时，另一部分压缩空气依次经过电磁阀二21、背压接口15、背压接头2，对背压测管4进行清理。

在线监测仪器工作时，计时器一19-1用于控制电磁阀一20的开闭以控制全压测管3的吹扫频率，计时器二19-2用于控制电磁阀二21的开闭以控制背压测管4的吹扫频率，本实施例中，全压测管3和背压测管4的吹扫频率相同，吹扫频率可视工况而定，如烟气湿度与颗粒物均很低情况下，一般可设定为4小时吹扫一次。计时器三19-3用于控制电磁阀三22的开闭和计时器四19-4用于控制电磁阀四23的开闭，当电磁阀一20和电磁阀二21处于关闭状态时，就将电磁阀三22和电磁阀四23打开；反之，当电磁阀一20和电磁阀二21处于打开状态时，就将电磁阀三22和电磁阀四23关闭。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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