4. 流速测量方法与仪器

流速是固定污染源废气监测中决定等速采样能否成立的核心参数。排气筒内气流速度直接决定采样嘴入口的抽气流量，流速测不准，颗粒物采样就会偏离等速条件，导致采集浓度系统性偏低或偏高。本节围绕皮托管、热线风速仪、超声波流量计三类常用仪器，讲清各自原理、校准要求、现场操作步骤与适用边界，并给出选型对比依据。

一、皮托管：固定污染源流速测量的基准方法

皮托管基于伯努利方程工作：将气流全压与静压之差（动压）转换为流速。标准型皮托管（L型）测头正对气流，全压孔在端部、静压孔在侧面，动压 ΔP = 全压 − 静压，流速按 v = Kp·√(2ΔP/ρ) 计算，其中 Kp 为皮托管系数（标准型约 0.99～1.00），ρ 为烟气密度。S型皮托管两支测头相对布置，全压孔与静压孔开口较大，不易被颗粒物和冷凝水堵塞，但系数离散性大，通常 Kp 在 0.83～0.87 之间，必须逐支标定后使用。

皮托管测速的现场操作要点如下：测量前检查测孔密封、皮托管无变形、导压管无积水积尘；将测头插入测孔后使全压孔正对气流方向，可用旋转法找动压最大值确定对向；每个测点稳定读数不少于 3 次取平均；测点按断面网格法布置，圆形烟道按等面积环划分，矩形烟道按等面积小块划分，测点数随直径或当量直径增大而增加。动压低于约 5 Pa 时，微压计分辨力不足，测量误差急剧放大，此时应改用其他方法或延长读数时间。

二、热线风速仪与超声波流量计

热线风速仪利用加热细金属丝在气流中的散热速率与流速相关的原理，散热越快流速越高。其优点是灵敏度高、可测低至 0.1 m/s 量级的低速气流，探头体积小，适合小截面风管、通风口和低流速工况。缺点是热丝脆弱、易被粉尘污染和腐蚀，污染后灵敏度漂移，必须定期清洗和校准；烟气温度、湿度变化也会影响散热，需按介质温度修正。现场使用时探头应垂直于气流插入，测点停留至读数稳定，避免用手直接触碰热丝。

超声波流量计分时差法和多普勒法两类。时差法利用顺流与逆流传播时间差计算流速，精度高，但要求介质洁净、气泡和颗粒少；多普勒法利用颗粒物散射的频移测速，适合含尘气流，但精度受颗粒浓度和粒径分布影响。超声波流量计多为管段式或外夹式安装，可实现连续在线监测，适合固定安装的连续排放监测系统（CEMS）流速参量，但外夹式对管壁材质、壁厚和耦合条件要求高，安装位置需满足上游直管段要求。

三、方法对比与选型判断

三类方法并非互相替代，而是按流速范围、介质洁净度、测量目的分工。下表给出选型对比，供现场判断使用。

选型时可遵循以下判断顺序：先看测量目的，若为手工采样等速跟踪，优先选皮托管并逐点网格测量；若为连续在线监测，优先选超声波流量计并核查直管段条件；再看流速水平，动压不足 5 Pa 的低速工况改用热线风速仪；最后看介质，高尘高湿优先 S型皮托管配汽水分离，洁净小管径优先热线或时差法超声波。

四、现场操作闭环示例

以某圆形排气筒手工监测为例（示例参数为教学假设）：烟道内径 1.2 m，按等面积环法划分 3 环共 6 个测点，烟气温度约 120 ℃，预计流速 12 m/s 左右。操作时先用 S型皮托管逐点测动压，每点读数 3 次取平均，同时记录烟气温度、静压和含湿量，用于计算烟气密度 ρ。若某测点动压读数波动超过 20%，应检查测孔密封和导压管积水，排除后重测。全部测点动压取平均后换算断面平均流速，再据此设定采样嘴抽气流量。测量结束后用校准过的标准皮托管或风洞数据复核 Kp 取值，确保流速结果可追溯。