📏 管道中气体的流速和体积流量——皮托管（手工参比方法）
三句话速览
按EN 15259在等面积网格上以点测量（皮托管或叶轮风速仪）定期测定烟道和烟囱中气体的轴向流速和体积流量，并有示踪法和计算法作为替代方法；在20 m/s时不确定度为1–10 %。该检测依据 PN-EN ISO 16911-1:2013-07 (ISO 16911-1:2013)；被测量：点流速[m/s]、平均轴向流速、体积流量[m³/s或m³/h]——烟囱状态或标准状态（273.15 K，101.325 kPa），湿气体或干气体。整个程序共 6 个步骤；主要用于：测定废气的体积流量以计算烟囱和烟道的质量排放量（kg/h）、按标准第2部分和EN 14181校准自动流量监测系统（AMS）、在采集颗粒物（EN 13284-1）、金属（EN 14385）、HCl和其他组分时确定等速条件。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 16911-1:2013-07 (ISO 16911-1:2013)
- 类别: 计量
- 操作步骤数: 6
- 被测量: 点流速[m/s]、平均轴向流速、体积流量[m³/s或m³/h]——烟囱状态或标准状态（273.15 K，101.325 kPa），湿气体或干气体
- 不确定度: 在20 m/s时为1–10 %（取决于方法）；置信水平95 %，k = 2
- 点测量技术: L型、S型、2D、3D皮托管（ISO 3966、ISO 10780、EPA 2/2G）；叶轮风速仪
概述
EN ISO 16911-1规定了定期测定排放管道和烟囱中气体轴向流速和体积流量的方法，以及安装在烟囱上的自动流量监测系统的校准方法。它适用于测量位置满足EN 15259的圆形和矩形管道；管道尺寸的界限取决于所述仪器在实际中的可能性。所有流量测量都必须证明与国家或国际计量标准具有计量溯源性。为使该方法可用作标准参比方法，使用者须证明其性能特性不劣于标准的判据，并给出95 %置信水平上的总不确定度；在流速20 m/s时，各种方法的不确定度为1–10 %。标准描述了由点测量得到的流速剖面和由点网格得到的体积流量，还有各种替代方法：示踪气体稀释法（附录C）、示踪气体渡越时间法（附录D）和由能耗计算的方法（附录E），并给出何时采用它们的指引。第2部分涉及自动测量系统。在波兰关于排放测量的条例中，气体流速用“能保证”所要求质量的“任意方法”测量，体积流量则用于计算排放量；PN-EN 13284-1要求，等速采样所用的点流速测量须满足EN ISO 16911-1。
方法原理
点上的轴向流速用两种技术之一确定：用皮托管测量压差（原理按ISO 3966——一个压力孔迎向气流，其他孔承受静压；压差由外接的变送器测量），其形式有标准L型、S型或多轴向的2D/3D型（方法基于ISO 10780、ISO 3966和US EPA Method 2；2D管按EPA Method 2G的QA/QC）；或者用经过校准的叶轮风速仪。体积流量由采样断面上一系列点流速测量确定：测点按等面积原则布置（EN 15259；圆形管道用切线法，因为通用方法的中心点给出的是最大值而不是平均值），平均流速可以很好地近似取为各点测量值的平均值，流量 = 平均轴向流速 × 截面面积，必要时用壁面效应修正（WAF系数）。结果以烟囱状态或标准状态（273.15 K，101.325 kPa）、以湿气体或干气体给出——换算需要O₂（EN 14789）和水分（EN 14790）。标准还规定了旋流（气流的切向分量）以及测量条件的质量检查。
应用领域
- 测定废气的体积流量以计算烟囱和烟道的质量排放量（kg/h）
- 按标准第2部分和EN 14181校准自动流量监测系统（AMS）
- 在采集颗粒物（EN 13284-1）、金属（EN 14385）、HCl和其他组分时确定等速条件
- 检查采样断面上流速的均匀性和剖面（EN 15259），发现旋流
- 能量衡算和烟气风机的检查——替代方法（示踪气体、能量）
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 被测量 | 点流速[m/s]、平均轴向流速、体积流量[m³/s或m³/h]——烟囱状态或标准状态（273.15 K，101.325 kPa），湿气体或干气体 |
| 不确定度 | 在20 m/s时为1–10 %（取决于方法）；置信水平95 %，k = 2 |
| 点测量技术 | L型、S型、2D、3D皮托管（ISO 3966、ISO 10780、EPA 2/2G）；叶轮风速仪 |
| 测点网格 | 按EN 15259等面积；圆形管道——切线法 |
| 替代方法 | 示踪气体稀释法（附录C）、示踪气体渡越时间法（附录D）、由能耗计算（附录E） |
| 计量溯源性 | 要求溯源到国家／国际计量标准 |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 16911-1:2013-07 (ISO 16911-1:2013)
- 标准名称（波兰语）
- Emisja ze źródeł stacjonarnych — Manualne i automatyczne wyznaczanie prędkości i strumienia objętości w przewodach — Część 1: Manualna metoda odniesienia
- 标准名称（英语）
- Stationary source emissions — Manual and automatic determination of velocity and volume flow rate in ducts — Part 1: Manual reference method
分步操作程序
-
测量位置和测点
检查测量管段和采样断面是否满足EN 15259；按等面积原则确定测线和测点（圆形管道——切线法）；测量管道尺寸（面积A）。
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仪器的准备
使用校准有效且系数已知的皮托管（或风速仪）；检查压力管路的气密性和变送器的零点；准备温度、静压和气体组成（O₂、H₂O）的测量。
-
点测量
在网格的每个点上把皮托管沿轴向对准（用2D/3D皮托管时还要确定气流角和旋流），读取动压（一系列读数的平均值、标准偏差）、温度和静压。
-
流速与平均值
由Δp、皮托管系数和气体密度（来自温度、压力和组成）计算每一点的流速；把平均轴向流速取为各点测量值的平均值，必要时作壁面效应修正（WAF）。
-
体积流量
把流量算作平均轴向流速与截面面积之积；换算到标准状态和干气体（O₂、水分），并在要求时换算到基准氧含量。
-
质量控制与报告
对测量条件进行质量检查（剖面、旋流）；在95 %水平上评定不确定度（ISO 20988、GUM）并证明计量溯源性；采用替代方法（示踪气体、能量）时按附录C–E执行。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 带校准证书的皮托管（L型、S型、2D或3D） | 皮托管系数K；构造见附录A | — |
| 压差变送器（微压计） | 测量动压Δp；取一点上m次读数的平均值 | — |
| 经过校准的叶轮风速仪 | 皮托管的替代方案（附录B） | — |
| 气体温度计、静压和大气压力计 | 用于确定气体密度 | — |
| O₂分析仪（EN 14789）和水分测定（EN 14790） | 气体组成，用于计算密度和换算为干气体 | — |
| 示踪气体投加系统（替代方法） | 已知的示踪气体质量流量以及其浓度或渡越时间的测量 | — |
职业健康与安全
- 在烟囱平台上于热气体采样孔旁作业——做好防坠落保护，戴耐热手套
- 在正压或负压管道中使用长皮托管——须防止其被吹脱或吸入
- 示踪气体（替代方法）须按其安全数据表使用
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 16911-1:2013-07 (ISO 16911-1:2013) — 《Stationary source emissions — Manual and automatic determination of velocity and volume flow rate in ducts — Part 1: Manual reference method》。
该方法的原理是什么？
点上的轴向流速用两种技术之一确定：用皮托管测量压差（原理按ISO 3966——一个压力孔迎向气流，其他孔承受静压；压差由外接的变送器测量），其形式有标准L型、S型或多轴向的2D/3D型（方法基于ISO 10780、ISO 3966和US EPA Method 2；2D管按EPA Method 2G的QA/QC）；或者用经过校准的叶轮风速仪。体积流量由采样断面上一系列点流速测量确定：测点按等面积原则布置（EN 15259；圆形管道用切线法，因为通用方法的中心点给出的是最大值而不是平均值），平均流速可以很好地近似取为各点测量值的平均值，流量 = 平均轴向流速 × 截面面积，必要时用壁面效应修正（WAF系数）。
测量范围和准确度是多少？
被测量：点流速[m/s]、平均轴向流速、体积流量[m³/s或m³/h]——烟囱状态或标准状态（273.15 K，101.325 kPa），湿气体或干气体；不确定度：在20 m/s时为1–10 %（取决于方法）；置信水平95 %，k = 2；点测量技术：L型、S型、2D、3D皮托管（ISO 3966、ISO 10780、EPA 2/2G）；叶轮风速仪；测点网格：按EN 15259等面积；圆形管道——切线法。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 6 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
带校准证书的皮托管（L型、S型、2D或3D）、压差变送器（微压计）、经过校准的叶轮风速仪、气体温度计、静压和大气压力计、O₂分析仪（EN 14789）和水分测定（EN 14790）、示踪气体投加系统（替代方法）。
该检测用于哪些场景？
测定废气的体积流量以计算烟囱和烟道的质量排放量（kg/h）；按标准第2部分和EN 14181校准自动流量监测系统（AMS）；在采集颗粒物（EN 13284-1）、金属（EN 14385）、HCl和其他组分时确定等速条件；检查采样断面上流速的均匀性和剖面（EN 15259），发现旋流；能量衡算和烟气风机的检查——替代方法（示踪气体、能量）。
需要采取哪些安全防护措施？
在烟囱平台上于热气体采样孔旁作业——做好防坠落保护，戴耐热手套；在正压或负压管道中使用长皮托管——须防止其被吹脱或吸入；示踪气体（替代方法）须按其安全数据表使用。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 16911-1。