专利名称：：质量速度和面积加权平均的流体组分取样器和质量流量计的制作方法
技术领域：
：本发明是用于获得具有均匀或不均匀流体组分、速度和温度曲线的管道中的流体组分和质量流动速率的实时精确测量值的取样方法和装置。本发明包含对所有流体的取样，所述流体包含气体、气溶胶、微粒、液体和其组合。
背景技术：
：在运行中获得具有均匀或不均匀气体速度、组分、温度曲线、漩涡和涡流的管道中的气溶胶和气体的实时精确测量值的问题是普通的问题。简单地将单点气体取样探针插入具有未知特征的管道中仅对一个位置中的流体组分进行取样，所述位置并不代表管道中的整个流动场。最大的误差一般归因于燃烧应用(例如，在大型燃煤锅炉中)中可容易地变化五倍的速度、变化三倍的组分和变化50%的温度。在此实例中，过量氧气和一氧化碳的测量值是控制燃烧和改进发电厂效率的关键参数。来自所有过程的微粒的排放的测量值对于污染控制非常重要。本发明还可用于测量微粒。申请者知道以下参考，其涉及对管道中流动的流体的取样和测量。专利案号发明人2,523,721Russell等人2,614,423Carbons4,115,229Capons4,290,315Gronberg6,164,142Dimeff6,642,720Maylotte等人6,843,104Busch6,862,915Staphanos等人2003/018,586Orieskie等人Russell等人揭示--种在将气态燃料传送到加热腔室之前对其进行分析的设备。在受控条件下收集样本并使其燃烧。分析燃烧产物。Carbone揭示测量穿过管道的越过管道的横截面积的流体流。冲击压力与静态压力之间的平均总差分致动一测量和记录计量机构。Capone揭示一种用于分析爆炸性混合物的气体分析器。校正回路流动线路用于将样本带动经过气体感测元件，并回到普通的入口-出口腔室。Groberg揭示一种用于确定管道中的差分压力和体积流体流的设备。存在一种具备用于感测压力的一系列端口的管回路。Dimeff揭示一种空气流动测量装置，其给空气流提供受限的孔，并测量压力降以确定流动速率。Maylotte等人揭示一种用于测量气体流的选定特性的无线传感器组合件。Busch揭示一种用于测量流动的气体混合物中的气态组成的系统。在检测个别气体组成的传感器检测气体混合物之前，流中的混合装置使气体混合物均匀。Staphanoes等人揭示一种用于测量排出气流中的气体组成的浓度的燃烧气体分析器。Orieskie等人揭示一种具有自平均孔板的过程流动装置。由差分压力过程测量流的体积速率。所有这些参考都没有揭示一种使用将流体样本流引导到歧管的一个或一个以上取样喷嘴，在所述歧管中可根据特性与管道中的流体相同的较小的流体样本流来分析管道流体的流动速率和组分的方法，也没有揭示一种彼此独立地收集样本流，并收集代表探针中的每个喷嘴或孔处的流体组分和管道质量流动速率的乘积的样本的方法。
发明内容本发明的目的是提供一种多点自平均的质量速度和流动面积加权的取样方法，以用于测量管道中的流体组分和管道中的质量流动速率。根据本发明的教示，揭示一种用于测量具有均匀或不均匀的组分、速度和温度曲线的管道中的流体及微粒组分和流动速率的取样装置。所述取样装置具有取样回路，所述取样回路具有安装在所述管道的壁上的至少一个探针，且至少一个喷嘴安装在所述至少一个探针上并从所述至少一个探针向外延伸。至少一个取样喷嘴在所述管道内经定向而面向所述流中，其中所述管道中的压力迫使样本通过所述至少一个喷嘴，进入连接到所述至少一个取样喷嘴的样本收集歧管。提供一种构件以将所述样本收集歧管内的静态压力调节为等于所述管道内的静态压力。组分测量腔室连接到所述样本收集歧管。流体组分分析器连接到所述组分测量腔室，其中针对每个所需组成来分析样本，进而提供代表管道中的流的流体组分。质量流量计连接到所述组分测量腔室，其中测量所述组分测量腔室中的流动速率。此外，所述质量流量计通过静态压力端口连接到所述管道。流动速率乘以每个所需组成的所述流体组分的乘积提供质量速度加权的流体组分。此外，根据本发明的教示，揭示一种用于测量具有均匀或不均匀的组分、速度和温度曲线的管道中的流体组分和流动速率的取样装置。所述取样装置具有多个取样喷嘴，其越过所述管道的横截面积而设置。每个取样喷嘴与样本收集歧管连通。压力调节构件与样本收集歧管连通。组分测量腔室连接到所述样本收集歧管。气体分析器连接到所述组分测量腔室。用于测量流动速率的构件连接到所述样本收集歧管。以此方式，来自管道的流体在取样喷嘴中被收集，并被引导到样本收集歧管中。所述样本收集歧管中的静态压力被调节为等于所述管道中的静态压力。分析所述组分测量腔室中的流体的组分和流动速率。此外，根据本发明的教示，揭示一种用于获得在管道中流动的流体的样本的方法，所述流体具有均匀或不均匀的流体组分、速度和温度曲线。至少一个探针安装在所述管道中。至少一个取样喷嘴安装在所述至少一个探针上，并从所述探针向外延伸。所述至少一个取样喷嘴放置在所述管道中，在取样点处面向所述流中，进而在所述至少一个取样喷嘴内产生具有质量速度的流体流。所述流体流与管道中在取样点处的质量速度成线性比例。流体流被引导到样本收集歧管中，其中形成处于静态压力下的样本流，其气体组分特性与管道中的流体相同。所述样本收集歧管中的静态压力被调节为等于所述管道中的静态压力。从所述样本收集歧管将流体流引导到组分测量腔室中。使用气体分析器测量所述组分测量腔室中的流体的组分。使用质量流动速率计测量所述组分测量腔室中的流体的流动速率。来自流动速率计的流体通过静态压力点被引导回到管道中。通过阅读结合所附图式获得的以下说明书，将明白本发明的这些和其它目的。图1是本发明的样本回路的图。图2是取样探针的俯视图。图3是沿着图2的线3-3截取的横截面图。图4是沿着图3的线4-4截取的横截面图。图5是展示本发明的操作特征的图表。图6是展示斜度和偏转数据的图表。具体实施例方式操作原理图1展示用于单个取样探针组合件的取样回路的优选实施例的简化图。需要若干此类探针组合件来用于大型管道。每个探针具有位于管道10中的相等流动面积的质心处的样本喷嘴。由速度、温度和流体组分曲线的不均匀特性的严重性来确定样本喷嘴和探针的数目。取样探针12由一个或一个以上样本喷嘴14组成，所述一个或一个以上样本喷嘴14连接到样本喷嘴收集歧管16，其中取样的流混合并流动通过微粒分析器38(如果需要的话)、微粒过滤器18(如果需要的话)、流体组分测量腔室20、流体分析器32、34、任何其它测量装置、质量流量计22和真空泵24或等效装置。样本喷嘴收集歧管16具有与内壁齐平安装的静态压力端口26。平均管道静态压力端口28位于取样探针的外壁的表面上。优选实施例利用交叉流动中圆形管上的压力分布，如此，管道静态压力在圆形圆柱体上的流动停滞点的两侧上以约35。的角度发生。管道静态压力端口28用于获得平均的管道静态压力。此方法在输送管中存在漩涡和非轴向流体速度分量的情况下提供非常良好的平均静态压力。在图2中展示用于两喷嘴取样系统的取样探针12的内部结构的简化图。基本概念是使用管道中的流体的动态压力来迫使质量速度成比例的样本流入每个喷嘴中。在样本喷嘴收集歧管16中将来自每个喷嘴的样本流收集在一起，并进行混合，且接着流入图1中所描绘的样本回路。以下术语适用于图2。M=MA+MB=探针、喷嘴A和B的总质量流MA=pAVA2XA二通过喷嘴A的质量流MB=pBVB2XA-通过喷嘴B的质量流VA2是喷嘴A处的样本喷嘴速度VB2是喷嘴B处的样本喷嘴速度AN=每个流的喷嘴的面积=Tid2/4(1=样本喷嘴内部直径D=样本收集歧管的I.D.D〉〉d9=圆形圆柱体上的来自停滞点的静态压力端口角度p八二喷嘴A处的流体密度pB二喷嘴B处的流体密度Ca,Cb二噴嘴A、B处的流体浓度TA,TB二喷嘴A、B处的流体温度PSA1=喷嘴A处的管道烟囱压力PSB1=喷嘴B处的管道烟囱压力&32=喷嘴A入口处的压力PsBr喷嘴B入口处的压力PSM=样本喷嘴收集歧管的静态压力gc=32.15ft/sec2图3是两喷嘴样本探针的图式(包含所有变量的定义)。应用伯努利方程，流体流线在喷嘴A处的总压力为方程1:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>驱动样本流进入样本喷嘴和样本歧管的有效压力差为:方程2:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>如果Va2二0，那么不可发生流动，且装置充当全压管(PitotTube)，并响应于样本喷嘴收集歧管16中的平均压力。为了进行取样，需要喷嘴速度VA2与局部管道质量速度Va!成比例。穿过喷嘴并进入样本喷嘴收集歧管16的样本流取决于样本喷嘴收集歧管静态压力(PSM)的压力。因此，应用以下方程方禾<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>v42当样本回路"短路"时，出现最大的样本流动速率。如果迫使PSA2—PSM等于0，那么显然VA1=VA2且系统是自驱动成线性比例的取样器；然而，存在由样本喷嘴引起的压力降。方程中展示此压力降APn:方程4:2&其中CD是喷嘴压力降系数。必须通过从方程3的右手侧减去此压力降，来说明此压力降，如下所示:方程5:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>如果我们设定psa2—PSM=0<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>方程6:方程6证实所述方法可提供与局部管道速度直接成比例的样本喷嘴速度。因此，如果将样本喷嘴收集歧管中的静态压力维持为等于管道静态压力，那么样本喷嘴速度VA2将与局部管道速度(VA1)成比例。实际上，例如，对于气体，Va2是Vm的約90%。由摩擦、弯曲、接头、阀、微粒过滤器、气体组分分析器、质量流量计引起额外的样本回路压力降，且将很大程度上影响本发明的性能，因为样本喷嘴歧管静态压力将上升高于管道静态压力，且促使样本速率降低；且喷嘴速度将不与局部管道速度成比例，因此，不符合所需的平均流体浓度或总的输送管质量流动速率。对此问题的解决方案以及本发明的本质是使用真空泵24或其它合适的装置来抵消任何样本回路压力降，以便获得方程6中给出的相同结果。所述其它装置可以是喷射器、风扇、吹风机或所属领域的技术人员已知的其它装置。通过符合标准，每个喷嘴的算子将独立于其它喷嘴，这是对于质量速度加权的组分测量的必需条件。此情形通过使用主动控制系统30来实现，其中差分压力变送器42测量样本喷嘴收集歧管静态压力端口26与管道静态压力端口28之间的差值，并控制真空泵24(或其它装置)来增加或降低样本喷嘴收集歧管静态压力，借此抵消样本回路中的任何压力降。通过使用方程5且并入任何额外的样本回路压力降AP，可展示本发明解决了压力降干扰问题方程7:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>AP:PSM-PSA，样本喷嘴收集静态压力歧管与管道静态压力之间的差值，如先前所定义。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>接着2&2&使得:方程8:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>这给出与方程5相同的结果，其核实主动静态压力控制器特征对于获得真实质量速度加权的流体组分和质量流动速率测量值来说是必要的，且是本发明的优选实施例。操作特征图5展示本发明的操作特征。纵坐标PsA2—PsM是喷嘴A的入口处的压力与样本收集歧管静态压力(PSM)之间的差值。横坐标(VA2)是样本喷嘴中的速度。图5是先前描述的方程8的图。本发明有四个操作模式1)质量速度成比例的取样模式2)欠取样模式3)过取样模式4)全压管速度模式A)质量速度成比例的取样模式此模式使用主动控制系统，借助真空泵24或其它装置将样本歧管静态压力维持为等于管道静态压力。此模式的操作点在图5上标记为A。这确保在样本喷嘴14之间没有流循环，且各个样本流彼此独立。流体组分在每个样本喷嘴处经质量速度加权，且样本喷嘴收集歧管16中收集的所有样本输入的混合物代表所有流体组成的真实质量速度和管道流面积加权的样本。对于气体来说，样本喷嘴中的速度是局部管道速度的约90%，且总的样本流是理想的样本流的约卯％。可以实验方式确定速度比，使得知道此比值、管道的流面积、样本流速率和总的样本喷嘴面积，可在整个操作范围上精确获得管道的总的质量流动速率。由于喷嘴设计的缘故(图6)，优选实施例中的样本喷嘴对漩涡和非轴向输送管速度分量并不敏感。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>此优选实施例的本质特征在于，假设样本歧管静态压力和管道静态压力彼此相等，那么由流体组分分析器32、34、微粒过滤器18、样本质量流量计22和样本回路10中的任何其它压力降引起装置产生的压力降可得以消除。这是针对干净或较脏流体的所有情形的优选实施例。B)欠取样模式在图5上标记为B的操作范围位于图5上标记为D的全压管速度模式与图5上标记为A的质量速度成比例取样模式之间。样本喷嘴收集歧管静态压力高于管道静态压力，使得样本速率与质量速度成比例模式相比是较低且不正确的。将不会正确地对管道的较低速度区域进行取样，且在喷嘴之间将出现流循环，使得来自每个喷嘴的样本流不再彼此独立，而其彼此独立是本发明的必需条件。样本回路中的压力降影响此模式。此模式仅可用于其中样本回路压力降非常小且随时间恒定的特定应用。C)过取样模式在此模式中，样本歧管静态压力远小于管道静态压力，使得由于真空泵24或其它装置的缘故而实现较大的样本流动速率。存在特殊的条件，其中主动控制系统可在图5上标记为C的平均等动力的条件下(喷嘴速度等于局部管道速度)操作样本系统，但不是所有的样本喷嘴都是等动力的，而且也不彼此独立。样本未经质量加权。D)全压管速度模式此模式在图5上被标记为D。样本喷嘴收集歧管16被关闭，所以样本流动速率为零。此模式操作如同平均差分压力减去管道静态压力的多点全压管。由于样本喷嘴之间的内部循环，这些装置不给出精确的平均速度读数，除非速度曲线非常均匀。此模式不是取样模式，且包含在本揭示案中仅用以展示本发明方法和装置的完整操作特征。质量流测量方法可根据适当地位于管道中并使用优选实施例的一个或一个以上取样组合件的质量流动速率来确定管道的总的质量流动速率。样本喷嘴速度与管道速度的比值是样本喷嘴压力降系数(Cd)的函数，如方程6中所示。针对图3的两喷嘴取样实例所描绘的一个取样组合件的管道的总的质量流是方程9:Z~糾MT-总的样本质量流动速率CD二是以实验方式确定的喷嘴压力降系数MA-通过喷嘴A的质量流动速率Me二通过喷嘴B的质量流动速率A^管道的流面积AN=每个喷嘴的面积非轴向管道速度的影响已测试若干喷嘴设计以找出用以产生最大样本流动速率以获得最低的喷嘴压力降并具有良好的斜度和偏转特性的最佳形状。理想的响应是喷嘴对于速度向量的斜度角和偏转角具有"余弦"响应。已测试许多喷嘴形状，包含圆形入口、尖边缘喷嘴入口、内侧和/或外侧呈锥形的喷嘴入口，以及在探针中而不是在喷嘴中的孔。优选实施例是在突出进入流动流中的喷嘴尖端处具有圆形入口的恒定直径喷嘴。优选实施例是具有较高的样本喷嘴速度和斜度及偏转特征与污垢积聚之间的良好折衷。当使用突出的喷嘴时，已发现通过使喷嘴尖端从探针表面延伸一个或两个直径，可获得更佳的斜度和偏转性能。这归因于以下事实圆管探针结构周围的压力分布随着角度非常快速地变化，且当使用具有延伸尖端的喷嘴时，其受探针结构影响较少。图6展示与理想余弦响应相比的优选实施例的斜度和偏转响应数据。这个响应比本发明者所知的大多数其它流体取样装置好得多。唯一精确的取样模式是上文所述的质量速度成比例的取样模式，但本发明包含其它操作模式。其在每个喷嘴处产生独立的样本速率，补偿样本回路中的所有压力降，具有良好的离轴速度响应特征，且在较广范围的流体速度、流体组分、温度、压力和较脏流体中针对平均的流体组分和管道质量流动速率以气动方式执行和提供数学上正确的流体组分方程。优选实施例的描述图1展示展示本发明的系统的图。本发明是质量速度加权的取样探针，且用于获得用于分析器的真实代表性的样本。根据正确定义真实浓度平均值的以下方程，本发明以气动方式执行质量速度和面积平均。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中Ci是流体成分/的管道中的质量速度和面积平均浓度，6c,;0是流体密度，76c,是流体速度，且C6c，jO;是成分/的浓度。如图1中所示，安装探针12，其垂直延伸进入其中将进行测量的管道、通风孔、输送管或烟闺10。优选的是，多个探针12用于对导管面积有效地取样。每个探针12位于管道内的相等流动面积位置的质心处。至少一个，且优选为多个取样喷嘴14安装在每个探针12上。所述喷嘴从探针向外延伸。取样喷嘴14经定向以使得流体在管道内的流动被引导到喷嘴中的开口中。此开口与样本喷嘴收集歧管16连通。由管道中的速度、温度和流体浓度曲线的不均匀特性的程度确定探针12和取样喷嘴14的数目。优选的是，多个探针和喷嘴布置在管道的横截面积上。因此，在管道内面向流的相等面积处放置至少一个取样喷嘴14，每个面积具有与管道中的流体的局部质量速度成线性比例的质量速度，使得来自所有喷嘴的所得的流动速率代表管道中的气溶胶和气体的真实代表性样本。此样本流过微粒分析器38(如果使用的话)、微粒过滤器18(如果使用的话)、流体组分测量腔室20、管线内质量流量计22，通过真空泵24(或其它合适的装置)，且排回到管道10，因此完成样本回路。样本回路的质量速率与正被测量的管道的面积的质量流动速率成比例。可使用一个或一个以上此类多点取样探针组合件，以获得整个管道的平均流体浓度和质量流动速率。每个取样探针的质量流动速率和浓度流体组成的乘积的和除以取样探针组合件的数目，提供了正被测量的每个组成的质量速度加权的平均浓度。所有系统的平均质量流动速率乘以管道的总面积乘以与局部管道速度相比的喷嘴速度，提供了管道中的精确且可重复的质量流动速率，如先前在本揭示案的操作原理部分中所描述。众所周知，管道中的弯管、障碍物和面积变化引起漩涡、涡流和非轴向流体速度向量。优选实施例的取样喷嘴14的形状提供对管道中的速度的斜度角和偏转角的良好响应(与图6中的理想余弦响应相比)。本发明的重要应用是用于测量并控制矿物燃料发电厂中的燃烧过程。需要对过量氧气和一氧化碳的精确测量以优化效率。众所周知，飞尘在燃煤发电厂中是一个主要问题。对于此类较脏的应用，优选实施例包含样本回路中的微粒过滤器18。所述过滤器在样本流体进入流体组分测量腔室20和质量流量计22之前清洁所述样本流体。通过主动静态压力控制30实施例消除所有样本回路压力降。通过与样本喷嘴收集歧管16串联放置并位于微粒过滤器18上游的微粒分析器38测量管道10中的微粒的浓度。在需要时，可通过在微粒过滤器18的上游或下游放置与样本喷嘴收集歧管16串联的适当分析器来实现对任何其它流体特性的检测。主动静态压力控制系统30使用差分压力变送器42来测量样本喷嘴收集歧管压力端口26与管道静态压力端口28之间的差值，并控制真空泵24(或其它合适的装置)以使此差值等于零。主动静态压力控制系统30构成本发明的实质部分。图4展示取样探针和管道静态压力端口的横截面。质量流量计22位于图1中所示的样本回路处。优选实施例是具有低压力降和高流动减弱性能的管线内热质量流量计。图1中所示的本发明的另一优选实施例是用于较脏流体应用的空气净化清洁控制器36。其使用压縮空气"吹出"罐，所述压縮空气流过加热器(如果需要的话)，以清洁微粒过滤器18、样本喷嘴收集歧管16、样本喷嘴14、样本喷嘴歧管静态压力端口26和管道静态压力端口28。具有收集的污垢的清洁空气被排到管道。在探针12的末端上安装有阀40，其在启动清洁循环时打开，且允许积聚的污垢离开进入管道10。控制阀44用于将净化空气引导到适当的组件中，并将经净化的空气排放到管道。优选实施例利用流体分析器测量腔室20，其实质上是一个管子，其中样本气体在一端流进，且在另一端流出，进入质量流量计22。流体组分分析器32、34是原位仪器，其通常被插入管道中。还可以使用提取性气体分析，其类似于通过直接从样本回路中提取样本而进行的用于USEPACEM烟囱监控器的气体分析。显然，在不脱离本发明的基本精神的情况下可作出许多修改。因此，所属领域的技术人员将了解，在所附权利要求书的范围内，可以不同于本文明确描述的方式实施本发明。权利要求1.一种取样装置，其用于在管道中测量具有均匀或不均匀组分、速度和温度曲线的流体和微粒组分以及流动速率，所述取样装置包括取样回路，其具有安装在所述管道的壁上的至少一个探针，且至少一个喷嘴安装在所述至少一个探针上并从所述至少一个探针向外延伸，在所述管道中存在静态压力，所述至少一个取样喷嘴在所述管道内经定向而面向所述流中，其中所述管道中的所述静态压力迫使样本通过所述至少一个喷嘴，进入连接到所述至少一个取样喷嘴的样本收集歧管中，在所述样本收集歧管内存在静态压力，将所述样本收集歧管内的所述静态压力调节为等于所述管道内的所述静态压力的构件，组分测量腔室，其连接到所述样本收集歧管，流体组分分析器连接到所述组分测量腔室，其中针对每个所需组成来分析样本，进而提供代表所述管道中的所述流的流体组分，质量流量计，其连接到所述组分测量腔室，其中测量所述组分测量腔室中的所述流动速率，所述质量流量计进一步通过静态压力端口连接到所述管道，使得所述流动速率乘以每个所需组成的所述流体组分的乘积提供质量速度加权的流体组分。2.根据权利要求1所述的取样装置，其中所述所需组成是氧气。3.根据权利要求1所述的取样装置，其中所述所需组成是一氧化碳。4.根据权利要求l所述的取样装置，其进一步具有自动清洁系统，所述自动清洁系统设置在所述样本收集歧管中以用于清洁微粒物质，所述自动清洁系统清洁所述至少一个取样喷嘴、所述样本收集歧管和所述质量流动速率变送器，并通过所述静态压力端口将所述微粒物质排放到所述管道中。5.根据权利要求1所述的取样装置，其中所述所需组成是从由美国环境保护局识别的流体污染物中选出的流体污染物。6.根据权利要求1所述的取样装置，其中所述样本收集歧管内的用以调节所述压力的所述构件是从由真空泵、喷射器、风扇和吹风机组成的群组中选出。7.根据权利要求1所述的取样装置，其中气溶胶/粒子分析器和微粒过滤器连接在所述组分测量腔室与所述组分测量腔室之间，其中可分析气溶胶和粒子，并可从所述取样回路中移除微粒。8.—种取样装置，其用于在管道中测量具有不均匀组分、速度和温度曲线的流体组分和流动速率，所述取样装置包括多个取样喷嘴，其越过所述管道的横截面积而设置，每个取样喷嘴与样本收集歧管连通，压力调节构件，其与所述样本收集歧管连通，组分测量腔室连接到所述样本收集歧管，气体分析器，其连接到所述组分测量腔室，用于测量流动速率的构件，其连接到所述样本收集歧管，其中，来自所述管道的流体收集在所述取样喷嘴中且被引导到所述样本收集歧管中，所述样本收集歧管中的静态压力被调节为等于所述管道中的静态压力，分析所述组分测量腔室中的所述流体的组分和流动速率。9.根据权利要求8所述的取样装置，其中所述多个喷嘴安装在至少一个取样探针上，每个喷嘴从所述至少一个探针向外延伸，进入所述管道中的即将到来的流体中。10.根据权利要求8所述的取样装置，其中每个喷嘴具有一直径，且所述喷嘴从所述至少一个探针向外延伸一长度，所述长度是所述喷嘴的所述直径的一到两倍。11.根据权利要求8所述的取样装置，其中所述压力调节构件是真空源。12.根据权利要求8所述的取样装置，其中所述压力调节构件是风扇。13.根据权利要求8所述的取样装置，其中所述压力调节构件是喷射器。14.根据权利要求8所述的取样装置，其中控制构件连接到所述压力调节构件。15.—种用于取得在管道中流动的流体的样本的方法，所述流体具有一流体组分、速度和温度曲线，所述方法包括以下步骤提供安装在所述管道中的至少一个探针，提供安装在所述至少一个探针上并从所述探针向外延伸的至少一个取样喷嘴，将所述至少一个取样喷嘴放置在所述管道中，在取样点处面向所述流中，进而在所述至少一个取样喷嘴内产生具有一质量速度的流体流，所述流体流与所述管道中的所述取样点处的质量速度成线性比例，将所述流体流引导到样本收集歧管中，其中处于静态压力的样本流形成为具有与所述管道中的所述流体相同的气体组分特性，所述管道中的所述流体处于静态压力，将所述样本收集歧管内的所述静态压力调节为等于所述管道中的所述静态压力，将来自所述样本收集歧管的所述流体流引导到组分测量腔室中，使用气体分析器测量所述组分测量腔室中的所述流体的所述组分，使用质量流动速率计测量所述组分测量腔室中的所述流体的所述流动速率，以及将来自所述流动速率计的所述流体通过静态压力点引导回所述管道中。16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括以下步骤提供过滤器，并将所述过滤器连接在所述取样喷嘴与所述取样收集歧管之间，测量所述管道中的所述静态压力，测量所述取样收集歧管中的所述静态压力，提供流动控制线路和控制阀，调节所述样本收集歧管中的所述静态压力，以获得所述管道中的所述静态压力与所述取样收集歧管中的所述静态压力之间的零差值。17.根据权利要求15所述的方法，其由以下方程表达-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>射PSM是第一喷嘴的管道压力，PSA2是第二喷嘴的管道压力，pVA1是所述第一喷嘴处的管道质量速度，pVA2是所述第二喷嘴处的管道质量速度，gc是引力常数Cd是阻力系数。18.—种取样装置，其用于在管道中测量具有均匀或不均匀组分、速度和温度曲线的流体和微粒组分以及流动速率，所述取样装置包括取样回路，其具有安装在所述管道的壁上的至少一个探针，且所述至少一个探针中形成至少一个孔，所述至少一个孔在所述管道内经定向而面向所述流中，其中所述管道中的压力迫使样本通过所述至少一个孔，进入连接到所述至少一个孔的样本收集歧管，在所述管道内存在第一静态压力，且在所述样本收集歧管内存在第二静态压力，将所述样本收集歧管内的所述静态压力调节为等于所述管道内的所述静态压力的构件，组分测量腔室，其连接到所述样本收集歧管，流体组分分析器连接到所述组分测量腔室，其中针对每个所需组成来分析样本，进而提供代表所述管道中的所述流的流体组分，质量流量计，其连接到所述组分测量腔室，其中测量所述组分测量腔室中的所述流动速率，所述质量流量计进一步通过静态压力端口连接到所述管道，使得所述流动速率乘以每个所需组成的所述流体组分的乘积提供质量速度加权的流体组分。全文摘要一种用于与具有至少一个取样喷嘴或样本孔的流体管道一起使用的取样装置和方法。将收集到的样本引导到歧管，在所述歧管处进行分析并测量流动速率。将取样的流体返回到所述管道。静态压力控制系统使用真空泵或其它装置来使所述样本喷嘴收集歧管的静态压力与所述管道的静态压力均衡，以达成质量速度和面积加权的平均的流体组分和质量流动速率。文档编号G01F1/34GK101238357SQ200680022098公开日2008年8月6日申请日期2006年6月21日优先权日2005年6月22日发明者杰尔姆·L·库尔茨申请人:洛斯罗布莱斯广告公司