一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置的制作方法

1.本发明涉及漏风量检测技术领域，更具体的是涉及一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置。


背景技术：

2.1.关于检测装置的宽量程需求在《通风管道技术规程》jgj/t 141-2017（以下称新规程）中，参照国际通行标准提出了按照风管漏风量等级分别规定风管允许漏风量的作法，其中e级是比国际通行标准还要严格的级别。新规程中规定的风管漏风量等级与允许漏风量见表1：表1风管漏风量等级与允许漏风量
3.注：p为检测静压限定值。
4.在《建筑通风风量调节阀》jg/t 436-2014（以下称风阀标准）中，规定了阀体泄漏等级与允许漏风量，其中允许漏风量最小的是a级，见表2：表2阀体泄漏等级与允许漏风量
5.注：p为检测静压表1和表2的规定体现了对漏风量的严格控制，高密闭等级的允许漏风量数值极其微小。对工程用风管做型式检验时，应取标准长度为1.2m的4节风管共4.8米连接成检测样
品。按照表1规定，用于确定风管漏风量等级的检测装置，其量程下限必须小于0.42 m3·
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才能满足小规格风管的e级漏风量等级检测；要满足常规工作压力下的风阀阀体漏风量检测，按照表2规定，检测装置的量程下限必须低至0.01 m3·
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才能具备对小规格阀体实施检测的能力。
6.检测装置的最大量程与待检风管的表面积对应，为了一次尽可能检测较多的风管，对于较低密闭等级的风管，一般量程上限应不小于720 m3·
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才可以满足常规工程检测需求。
7.综合以上要求，检测装置在规定的检测压力下，检测量程应为0.01 m3·
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～720 m3·
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。为了在实际工程的施工监督和竣工验收中贯彻执行国家标准，迫切需要这样一种用于确定风管和风阀漏风量等级的含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置。
8.目前国内风管漏风量检测装置没有符合以上要求的产品，仅有个别企业提供的简易漏风量检测装置，这些装置可检测的量程下限在9.5 m3·
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以上，不能满足按照新规程检测小管径风管的c、d、e级微小漏风量的需要，更不能按照风阀标准要求对风阀阀体漏风量实施检测。
9.由于新规程规定的高级别漏风量等级的允许漏风量数值远小于国际通行标准，所以目前国外公司生产的漏风量检测装置（量程1l/s～200l/s）在型式检测中也只能检测到小管径风管的c级漏风量，不能满足小管径风管的d、e级漏风量测量要求。另外，国外检测装置执行欧美标准，使用需要换算的英制计量单位，不能合法用于国内工程。
10.2.关于检测装置检测结果的客观公正性鉴于漏风量检测装置没有统一的技术标准，新规程只能对漏风量检测装置的使用作出原则性的规定，而对检测装置的检测过程和检测结果如何做到客观公正却无法做出规定，这就给检测操作人员留出了自由处置的空间。简易漏风量检测仪都是手动操作加目测读值，然后按照操作人员自身对规范规程的理解选择计算方法，人工计算检测结果。检测和计算过程主观随意性很强，存在人为因素影响检测结果的可能性，不同人重复操作误差明显，检测结果往往存在争议，不能作为工程竣工验收的法定有效依据。
11.3.关于检测装置检测使用的便利性目前漏风量检测装置多是采用管道式喷嘴流量计对进入风管的风量进行检测，管道式喷嘴流量计的量程范围由其内部喷嘴的规格决定，因此就导致应用过程中，需准备多个具有不同规格喷嘴的管道式喷嘴流量计以应对不同量程需求，在使用时，需计算被测风管的允许漏风量后，然后根据允许漏风量选用相应量程的管道式喷嘴流量计与自动稳压通风机进行连接固定，从而影响工作效率。
12.因此，提出一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置来解决上述问题很有必要。


技术实现要素：

13.本发明的目的在于：本发明提供一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，整机符合标准溯源规定，其量程展宽至可覆盖新规程规定的所有漏风量等级和风阀标准规定的所有漏风量等级，并且能够在工程现场实现自动调整、检测，根据被测风管和风阀的设计漏风量等级自动比对测值，公正判定检测结果是否合格。
14.技术方案本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：包括空气流量测量装置和自动稳压通风机，所述空气流量测量装置的出风口与自动稳压通风机的进风口相连接；所述空气流量测量装置包括测量管道，所述测量管道的内部设有依次套接的小喷嘴、中喷嘴和大喷嘴，大喷嘴固定于测量管道的内部，小喷嘴和中喷嘴均滑动布设在测量管道的内部，并由驱动机构驱动滑动用于改变测量管道气体流通截面，所述测量管道的外侧设有用于检测测量管道两端压差的微压差传感器，所述测量管道的进口端外侧设有用于微小流量测量的质量流量计；所述自动稳压通风机包括ec变速风机、plc控制器和静压传感器，用于使被测风管内达到并稳定保持设定的检测静压限定值；还包括触控屏、温度传感器和大气压力传感器，所述质量流量计、触控屏、微压差传感器、静压传感器、温度传感器和大气压力传感器均与plc控制器连接，plc控制器用于计算和比对测值，并通过触控屏显示被测风管实测漏风量和合格判定结果。
15.进一步地，所述自动稳压通风机还包括风机静压箱，ec变速风机安装在风机静压箱内部。
16.进一步地，所述小喷嘴固定在内管的内侧，所述内管的外侧固定连接有与测量管道内径相适配的孔板。
17.进一步地，所述测量管道的进风口通过三通管连接有密封箱，驱动机构包括第一伺服电机、第二伺服电机、第一丝杆和第二丝杆，所述第二丝杆贯穿孔板并与中喷嘴螺纹连接，所述第一丝杆贯穿中喷嘴并与孔板螺纹连接，所述第一丝杆由第二伺服电机驱动转动，第二丝杆由第一伺服电机驱动转动，所述第一丝杆和第二丝杆均与密封箱转动连接，所述大喷嘴靠近三通管的一侧固定连接有限位环，所述第一丝杆和第二丝杆均与限位环转动连接。
18.进一步地，所述第一丝杆和第二丝杆均有两个，两个第一丝杆对称分布在孔板的两侧，所述第二丝杆对称分布在中喷嘴的两侧。
19.进一步地，所述中喷嘴的两侧边沿处均固定连接有密封圈。
20.进一步地，所述空气流量测量装置检测风量的量程为860m3·
h-1
～0.006m3·
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。
21.进一步地，所述三通管为t形三通管，测量管道和密封箱分别与t形三通管相对应的两个管口连接。
22.进一步地，所述三通管的进气端和ec变速风机的出气端均固定连接有波纹软管接头。
23.有益效果本发明的有益效果如下：1、本发明，通过设置多个不同规格的喷嘴，使其满足量程展宽需求，同时通过布设质量流量计，使其有效测量微小漏风量。
24.2、本发明，检测取样、公式计算、差值比对、合格判定，全部测量所需计算过程均由 plc控制器完成，无需人工读值和手算，同时自动判定检测结果是否合格，保证了整机标准溯源的严格可靠，检测结论客观公正。
25.3、本发明，通过输入被测风管的管径、长度和设计漏风量级别，装置可自动计算出允许漏风量，并根据允许漏风量自动调整测量管道至相应的量程范围，无需人工调节，使其使用更为方便，提高工作效率。
附图说明
26.图1为本发明结构的连接框图；图2为本发明结构的俯视示意图；图3为本发明结构的主视示意图；图4为本发明空气流量测量装置的剖面示意图；图5为本发明图4的a处放大示意图。
27.附图标记：1、ec变速风机；2、风机静压箱；4、测量管道；5、三通管；6、密封箱；7、被测风管；11、质量流量计；12、触控屏；13、微压差传感器；14、静压传感器；15、温度传感器；16、大气压力传感器；19、移动台架；20、波纹软管；22、波纹软管接头；23、静压接口；24、波纹软管接口；30、第一伺服电机；31、第二伺服电机；32、第一丝杆；33、第二丝杆；34、内管；35、小喷嘴；36、孔板；37、中喷嘴；38、限位环；39、大喷嘴；101、plc控制器。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例 1如图1-5所示，一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其整机组装在移动台架19上，包括：空气流量测量装置和自动稳压通风机，空气流量测量装置的出风口与通风机静压箱2的进口连接，用于测量进入ec变速风机1的空气流量；空气流量测量装置包括3个长径喷嘴，3个长径喷嘴均按照《流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》gb/t 2624-93设计和制作，根据不同量程范围分别设计大喷嘴39、中喷嘴37、小喷嘴35三种规格尺寸，其中，小喷嘴35固定在内管34的内侧，内管34的外侧固定连接有与测量管道4内径相适配的孔板36，小喷嘴35与内管34在结构上的相互配合，使得流经小喷嘴35的较小空气也可以被检测到。
30.三个喷嘴均内置于d100的测量管道4内，小喷嘴35、中喷嘴37和大喷嘴39依次套接，大喷嘴39固定于测量管道4的内部，小喷嘴35和中喷嘴37均滑动布设在测量管道4的内部，并由驱动机构驱动滑动，通过调节喷嘴的套接状态，改变测量管道4气体流通截面，以完成不同量程范围的分级调节，检测风量的总量程覆盖860 m3·
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～0.006m3·
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，各级量程范围相互接续并有交叠，使用时，可根据被测风管7的允许漏风量范围，调节至合适的量程范围。
31.测量管道4的外侧设有用于检测测量管道4两端压差的微压差传感器13，plc控制器101与微压差传感器13的输出端连接，微压差传感器13的输入端通过压差测试软管与测量管道4上的压差输出接口连接，plc控制器101根据微压差传感器13采集的流量计前后压
差值，通过预设的规则，自动计算出通过测量管道4的风量，此风量即为被测风管7漏风量。
32.测量管道4的进口端外侧设有用于微小流量测量的质量流量计11，通过自动切换接续测量，可实现低至0.006 m3·
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的微小流量测量。
33.自动稳压通风机包括ec变速风机1、plc控制器101和静压传感器14，plc控制器101与静压传感器14的输出端连接，静压传感器14的输入端通过静压测试软管与被测风管7预留的静压接口23连接，自动稳压通风机通过plc控制器101，将静压传感器14的静压测值与设定值比较，根据偏差发出变速指令，自动调整ec变速风机1的转速，使被测风管7内静压达到检测静压限定值并稳定在预设的静压波动允许范围内。
34.本实施例中，具体的操作过程如下：流量计选择：plc控制器101和触控屏12开机上电后，根据人机对话界面输入的被测风管7的管径、长度和设计漏风量级别，计算并显示出被测风管7的允许漏风量，同时plc控制器101通过控制驱动装置来控制小喷嘴35和中喷嘴37移动，调节空气流量测量装置所应用的喷嘴，将测量管道4调节至合适的量程范围；连接设备：封堵被测风管7两端及所有分支和风口，将被测风管7上预留的波纹软管接口24通过波纹软管20与测量装置的波纹软管接头22连接，正压检测时波纹软管20与风机静压箱2的出口连接，负压检测时波纹软管20与三通管5的进口连接，然后按正负标识将静压传感器14通过静压测试软管连接到被测风管7的预留静压接口23上；测量准备：在触控屏12的人机对话界面上，确认输入被测风管7的管径、长度和下拉菜单中选定的被测风管7的设计允许漏风量级别（a、b、c、d、e）、压力种类（正压或负压）、检测静压限定值，设定检测静压波动允许值，设定取样时间；测量过程：启动ec变速风机1，待风管内静压达到设定的检测静压限定值并稳定在静压波动允许值内之后，空气流量检测装置自动开始按设定取样时间对通过测量管道4的空气（即风管漏风量）进行累计检测，并根据预设程序进行风管漏风量计算，同时根据大气压力传感器16、温度传感器15采集的数值，对检测数据进行标准状态修正，plc控制器101会根据规范或新规程规定的各种工程条件进行逻辑分析，自动选择与之对应的解算方式，经与预设的该级别允许漏风量标准值比较后，最终在触控屏12界面上显示被测风管7的实测漏风量数值（m3·
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·
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），并直接给出
ꢀ“
合格”或“不合格”的检测结论。
35.风管漏风量的检测程序严格依照现行国家规范执行，检测取样、公式计算、差值比对、合格判定，全部测量所需计算过程均由 plc控制器101 按预设程序导引完成，最终直接在触控屏12显示检测是否合格的结论，全过程闭环自动运行，无需人工读值和手算，没有任何人为因素影响检测结果的可能性，保证了整机标准溯源的严格可靠，检测结论客观公正，可作为工程竣工移交的法定依据。
36.程序采用的流量计算公式：标准状态下风管漏风量：通过测量管道4前后的压差计算出进入风管的风量，即为风管的漏风量，测量结果
为单位时间内取样风量的加权平均值。
37.基本公式：
38.式中：q——风管的漏风量，m3·
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·
m-2
；d——标准喷嘴喉部直径，m；δp——流量计前后压差，pa；ρ——空气容重， kg
·
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；α——喷嘴（孔板）流量系数；s——待测风管表面积，m2；触控屏12界面显示的被测风管7漏风量应为对空气容重修正后在标准状态（101325 pa，20℃）下的风量，具体修正公式为：
39.式中：pb——由大气压力传感器16测出的大气压力，pa；t——由温度传感器15测出的空气温度，℃。
40.实施例二如图4和5所示，本实施例是在实施例 1 的基础上进行了进一步的优化，具体是，测量管道4的进风口通过三通管5连接有密封箱6，驱动机构包括第一伺服电机30、第二伺服电机31、第一丝杆32和第二丝杆33，第二丝杆33贯穿孔板36并与中喷嘴37螺纹连接，第一丝杆32贯穿中喷嘴37并与孔板36螺纹连接，第一丝杆32由第二伺服电机31驱动转动，第二丝杆33由第一伺服电机30驱动转动，第一丝杆32和第二丝杆33均与密封箱6转动连接，大喷嘴39靠近三通管5的一侧固定连接有限位环38，第一丝杆32和第二丝杆33均与限位环38转动连接。
41.具体的，第一丝杆32和第二丝杆33均有两个，两个第一丝杆32对称分布在孔板36的两侧，第二丝杆33对称分布在中喷嘴37的两侧。
42.具体的，第一丝杆32和第二丝杆33靠近密封箱6的一端以及第一伺服电机30和第二伺服电机31的输出轴上均固定连接有齿形带轮，第一伺服电机30与第二丝杆33通过同步带传动连接，第二伺服电机31与第一丝杆32通过同步带传动连接。
43.具体的，中喷嘴37的两侧边沿处均固定连接有密封圈。
44.具体的，三通管5为t形三通管，测量管道4和密封箱6分别与t形三通管相对应的两个管口连接。
45.本实施例中，通过触控屏12的人机对话界面输入被测风管7的管径、长度和设计漏风量级别，plc控制器101计算并通过触控屏12显示出被测风管7的允许漏风量，然后plc控制器101控制第一伺服电机30和第二伺服电机31启停，控制小喷嘴35和中喷嘴37滑动，使空气流量测量装置达到与允许漏风量相对应的量程；例如，计算所得允许漏风量为空气流量测量装置应用中喷嘴37时所处量程范围内，则第二伺服电机31驱动第一丝杆32转动，在第一丝杆32的作用下，驱动孔板36向密封箱6移动，并使内管34越过三通管5的进风口，避免影响进风，同时第一伺服电机30驱动第二丝杆33转动，在第二丝杆33的作用下，带动中喷嘴37向大喷嘴39移动并套接，同时在密封圈的
作用下使中喷嘴37与大喷嘴39的边沿处密封，从而使经过测量管道4的气体均通过中喷嘴37经过，从而自动完成量程范围的调节。
46.以上，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：包括空气流量测量装置和自动稳压通风机，所述空气流量测量装置的出风口与自动稳压通风机的进风口相连接；所述空气流量测量装置包括测量管道（4），所述测量管道（4）的内部设有依次套接的小喷嘴（35）、中喷嘴（37）和大喷嘴（39），大喷嘴（39）固定于测量管道（4）的内部，小喷嘴（35）和中喷嘴（37）均滑动布设在测量管道（4）的内部，并由驱动机构驱动滑动用于改变测量管道（4）气体流通截面，所述测量管道（4）的外侧设有用于检测测量管道（4）两端压差的微压差传感器（13），所述测量管道（4）的进口端外侧设有用于微小流量测量的质量流量计（11）；所述自动稳压通风机包括ec变速风机（1）、plc控制器（101）和静压传感器（14），用于使被测风管（7）内达到并稳定保持设定的检测静压限定值；还包括触控屏（12）、温度传感器（15）和大气压力传感器（16），所述质量流量计（11）、触控屏（12）、微压差传感器（13）、静压传感器（14）、温度传感器（15）和大气压力传感器（16）均与plc控制器（101）连接。2.根据权利要求1所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述自动稳压通风机还包括风机静压箱（2），ec变速风机（1）安装在风机静压箱（2）内部。3.根据权利要求1所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述小喷嘴（35）固定在内管（34）的内侧，所述内管（34）的外侧固定连接有与测量管道（4）内径相适配的孔板（36）。4.根据权利要求3所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述测量管道（4）的进风口通过三通管（5）连接有密封箱（6），驱动机构包括第一伺服电机（30）、第二伺服电机（31）、第一丝杆（32）和第二丝杆（33），所述第二丝杆（33）贯穿孔板（36）并与中喷嘴（37）螺纹连接，所述第一丝杆（32）贯穿中喷嘴（37）并与孔板（36）螺纹连接，所述第一丝杆（32）由第二伺服电机（31）驱动转动，第二丝杆（33）由第一伺服电机（30）驱动转动，所述第一丝杆（32）和第二丝杆（33）均与密封箱（6）转动连接，所述大喷嘴（39）靠近三通管（5）的一侧固定连接有限位环（38），所述第一丝杆（32）和第二丝杆（33）均与限位环（38）转动连接。5.根据权利要求4所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述第一丝杆（32）和第二丝杆（33）均有两个，两个第一丝杆（32）对称分布在孔板（36）的两侧，所述第二丝杆（33）对称分布在中喷嘴（37）的两侧。6.根据权利要求1所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述中喷嘴（37）的两侧边沿处均固定连接有密封圈。7.根据权利要求1所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述空气流量测量装置检测风量的量程为860m3·
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～0.006m3·
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。8.根据权利要求3所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述三通管（5）为t形三通管，测量管道（4）和密封箱（6）分别与t形三通管相对应的两个管口连接。9.根据权利要求3所述的一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，其特征在于：所述三通管（5）的进气端和ec变速风机（1）的出气端均固定连接有波纹软管接头（22）。

技术总结
本发明公开了一种含微小流量测量的宽量程漏风量检测装置，涉及漏风量检测技术领域，包括空气流量测量装置和自动稳压通风机，所述空气流量测量装置的出风口与自动稳压通风机的进风口相连接；所述空气流量测量装置包括测量管道，所述测量管道的内部设有依次套接的小喷嘴、中喷嘴和大喷嘴，大喷嘴固定于测量管道的内部，小喷嘴和中喷嘴均滑动布设在测量管道的内部，并由驱动机构驱动滑动用于改变测量管道气体流通截面。本发明，其量程展宽覆盖新规程规定的所有漏风量等级和风阀标准规定的所有漏风量等级，检测结论客观公正，检测效率高。检测效率高。检测效率高。


技术研发人员：张鹏程 林来豫 孙凯 李贞 贾洪名 梁敬哲
受保护的技术使用者：开封开创测控技术有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/8/14