JJG(粤) 078-2025 三维皮托管法烟道流量标准装置

　　广东省地方计量检定规程

JJG(粤)078—2025

三维皮托管法烟道流量标准装置

Stack Flowrate Standard Facility with Three-Dimensional Probes

2025-06-03 发布

2025-09-15 实施

广东省市场监督管理局 发 布

归 口 单 位：广东省碳达峰碳中和计量技术委员会 主要起草单位：广东省计量科学研究院

中国计量科学研究院 参加起草单位：广州能源检测研究院

广东省广州生态环境监测中心站 深圳市纽福斯科技有限公司

本规程委托广东省碳达峰碳中和计量技术委员会负责解释

本规程主要起草人： 彭 希(广东省计量科学研究院) 吴忠杰(广东省计量科学研究院) 黄梓宸(广东省计量科学研究院) 张 亮(中国计量科学研究院)

参加起草人： 刘雅杰(广州能源检测研究院) 张树杰(广东省广州生态环境监测中心站) 苏福松(深圳市纽福斯科技有限公司)

引言

JJF 1002《国家计量检定规程编写规则》、JJF 1001《通用计量术语及定义》、JJF 1059.1《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规程制定工作的基础性系列规范。

本规程是以美国环保局(EPA)《方法 2F—用三维皮托管确定烟道气体流速及体 积流量》(Method 2F - Determination of Stack Gas Velocity And Volumetric Flow Rate With Three-Dimensional Probes)、JJG 518《皮托管》为基础制定的。

本规程为首次发布。

1 范围

本规程适用于三维皮托管法烟道流量标准装置的首次检定、后续检定和使用中检 查。

2 引用文件

本规程引用了下列文件： JJG 518 皮托管 JJF 1001 通用计量术语及定义 JJF 1004 流量计量名词术语及定义 JJF 1059.1 测量不确定度评定与表示 JJF 1002 国家计量检定规程编写规则 GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 DL/T 2376 火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文 件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。

3 术语和计量单位

3.1 术语 3.1.1 三维皮托管 three-dimensional probes

用于测量烟道某测点处烟气三维流动方向进而确定轴向流速的流速检测元件。

[来源：DL/T 2376，3.17]

3.1.2 轴向速度 axial velocity 烟气气流平行于测量轴线的速度矢量。

[来源：DL/T 2376，3.16，有修改]

3.1.3 俯仰角 pitch angle 烟道轴线与烟气流速矢量在俯仰面上的投影之间的夹角。

注：俯仰面为采样线和烟道轴线确定的平面。 [来源：DL/T 2376，3.14]

3.1.4 偏航角 yaw angle 烟道轴线与烟气流速矢量在偏航面上的投影之间的夹角。

注：偏航面为通过某一采样点垂直于采样线的平面。 [来源：DL/T 2376，3.15]

3.2 计量单位 主要量的计量单位及符号见表1。

1

JJG(粤)078—2025

表 1 计量单位及符号

序号

量

计量单位名称

计量单位符号

1

长度

米、毫米

m、mm

2

流速

米每秒

m/s

3

流量

立方米每[小]时

m3/h

4

压力

帕[斯卡]、千帕

Pa、kPa

5

温度

摄氏度、开尔文

℃、K

6

角度

度

°

7

面积

平方米

m2

注:无方括号的单位名称为全称。方括号中的字，在不致引起混淆、误解的情况下可省略。

去掉方括号中的字即为其名称的简称。

4 概述

4.1 结构 三维皮托管法烟道流量标准装置(以下简称三维皮托管标准装置)主要由三维皮

托管、位置控制单元、数据采集单元、数据处理及显示单元组成，结构如图 1 所示。

图 1 三维皮托管法烟道流量标准装置结构图

三维皮托管，主要由探头、取压孔、支撑杆和引压管组成，三维皮托管探头结构 如图 2 所示。三维皮托管通过五个取压孔之间的差距计算气体流速。孔 1 位于球型三 维皮托管中心处，孔 2、孔 3、孔 4 和孔 5 都和孔 1 成 45°夹角，孔 2 和孔 3 对称于 孔 1，孔 4 和孔 5 对称于孔 1。如图 3 所示，俯仰平面是经过烟道或管道轴线且与皮 托管轴线平行的平面，即孔 1、孔 4 和孔 5 所组成的平面;偏航平面是经过烟道或管 道轴线且与三维皮托管轴线垂直的平面，即孔 1、孔 2 和孔 3 所组成的平面。俯仰平 面和偏航平面互相垂直。

2

JJG(粤)078—2025

图 2 五孔球型三维皮托管结构示意图

图 3 偏航角和俯仰角示意图

4.2 工作原理 在进行截面轴向流速测量时，由位置控制单元调整三维皮托管探头对预先设定的

测量位置进行差压等参数测量;差压传感器等测量信号通过数据采集单元传输至数据 处理和显示系统进行测量点介质流速、单点轴向流速、截面平均轴向流速计算和结果 的显示;通过烟道设计参数、或通过其他几何测量方式采集数据计算得到截面面积。 数据处理系统结合单点轴向流速、截面平均轴向流速、截面面积结果得到体积流量。 4.3 用途

三维皮托管标准装置主要用于烟气排放连续监测系统流量/流速计的在线检定或 校准。 5 计量性能要求 5.1 示值误差

在测量范围内，三维皮托管标准装置准确度等级和最大允许误差见表 2。

3

JJG(粤)078—2025

表 2 三维皮托管标准装置准确度等级和最大允许误差

准确度等级

3.0 级

4.0 级

最大允许误差

±3.0%

±4.0%

5.0 级 ±5.0%

5.2 重复性 三维皮托管标准装置流速的重复性应不超过相应最大允许误差绝对值的 1/3。

6 通用技术要求

6.1 外观和标志 三维皮托管标准装置表面不应有毛刺、划痕、裂纹、锈蚀、霉斑和涂层剥落现象。

接插件必须牢固可靠，不应因振动而松动或脱落。三维皮托管标准装置皮托管主体部 分不应存在明显弯曲变形，取压孔不应存在堵塞，探头表面不应有明显缺陷。

三维皮托管标准装置显示的数字应完整无缺损，并具有一定的亮度，目测不应有 明显的闪烁现象及其他影响准确读数的缺陷。

三维皮托管标准装置铭牌或装置上至少应标明以下信息： a)制造厂名称; b)产品名称及型号规格; c)准确度等级或最大允许误差; d)出厂编号; e)制造年月; f)测量范围。 6.2 水平直线度 三维皮托管标准装置组装完毕且处于最大测量长度状态后的水平直线下垂角度 应小于5°。 6.3 气密性 三维皮托管标准装置内部各连接管路应具备良好的气密性。

7 计量器具控制

计量器具控制包括三维皮托管标准装置的首次检定、后续检定和使用中检查。 7.1 检定条件 7.1.1 环境条件

温度：(10~30)℃; 湿度：≤85%RH。 7.1.2 主标准器及配套设备 风洞、气体流量标准装置及相关配套设备技术要求见表 3。

4

序号 1

2 3 4

设备名称 风洞

气体流量标 准装置 钢卷尺 差压计

JJG(粤)078—2025 表 3 主标准器及配套设备一览表

技术指标 (1)流速范围(1~30)m/s，流速测量扩展不确定度≤1% (2)俯仰角测量范围：-45°~45°，偏航角测量范围：-45°~45° (1)流速范围(1~30)m/s，流速测量扩展不确定度≤1% (2)测试段包括圆形和矩形管道，测试段水力直径≥1 m，长度≥16 倍 的水力直径 测量范围：(0~20)m，Ⅱ级 量程：(-1250~1250)Pa，分辨力≤1 Pa，准确度等级不低于 1.0 级

7.2 检定项目 首次检定、后续检定、使用中检查的项目见表 4。

表 4 检定项目一览表

序号

检定项目

首次检定

后续检定

1

外观、标志

+

+

2

水平直线度

+

+

3

气密性

+

+

4

单点轴向流速示值误差

+

+

5

单点轴向流速重复性

+

+

6

截面平均轴向流速示值误差

+

+

7

截面平均轴向流速重复性

+

+

注：“+”表示应检项目，“-”表示可不检项目。

使用中检查 + + + ﹣ ﹣ + +

7.3 检定方法

7.3.1 外观检查

检查三维皮托管标准装置的外观、标志，应符合 6.1 的要求。

7.3.2 水平直线度检查

如图 4 所示，三维皮托管标准装置组装完毕且处于最大测量长度状态，按如下程

序进行水平直线度检查。

a)固定三维皮托管标准装置位置控制单元并使皮托管及其延长杆处于水平状态，

测量位置控制单元前端至皮托管探头的水平距离 L 并记录;

b)沿皮托管轴线旋转皮托管，并确定皮托管主体最大下垂变形量 H;

c)根据式(1)计算皮托管下垂角度HC ： HC  tan1 HL

(1)

d)重复上述操作 2 次，取 2 次测量中皮托管下垂角度的最大值作为最终的测量 结果。

5

JJG(粤)078—2025

图 4 水平直线度检查示意图

7.3.3 气密性检查 检定前应按如下步骤进行三维皮托管标准装置气密性检查。

a)打开用于气密性检查的差压计，并按规定预热，预热完成后，将差压计调零; b)将三维皮托管其中一个引压管、差压计测量端口和空气压缩机或气泵通过管 路分别连接至三通的三个端口，堵住三维皮托管对应的取压孔并打开气泵进行加压，

直到达到至少 750 Pa 或对应差压计量程 75%的压力，以较小者为准; c)关闭气泵并记录差压计在 15 秒内的示值变化，示值变化应小于 25 Pa; d)以相同方式对其余取压孔进行气密性检查。

7.3.4 三维皮托管标准装置单点轴向流速示值误差及重复性 a)检定点选取 在 1.0vmin~1.1vmin、0.4vmax~0.6vmax、0.9vmax~1.0vmax 不少于 3 个流速下进行检定。 b)检定程序 1)将被检三维皮托管标准装置安装在风洞测试段，将皮托管位置安置于截面中

心点处，并做好检定前准备工作;

2)调整流速至第一检定点; 3)调整三维皮托管标准装置初始俯仰角和偏航角分别为表 5 中测量角度θ对应的 值;

4)待风洞流速和三维皮托管标准装置示值稳定后，记录风洞和三维皮托管标准 装置测量的静压(绝对压力)、动压、俯仰角，根据附录 A 计算测量点流速，重复 测量不少于 3 次，每次测量时间不少于 10 s，取全部测量数据的平均值作为测量结果;

5)按照表 5 所示，依次调整三维皮托管标准装置的初始角度，重复步骤 4)直 至该检定点测量完成;

6)用同样的方法进行其他检定点的检定。

表 5 三维皮托管标准装置测量俯仰角、偏航角设定示例

单位为度

测量角度θ

俯仰角

偏航角

1

-45

-45

2

-30

-30

3

-15

-15

4

0

0

5

15

15

6

30

30

6

JJG(粤)078—2025

7

45

45

8

45

-45

9

30

-30

10

15

-15

11

-15

15

12

-30

30

13

-45

45

c)数据处理

根据式(2)计算测量点风洞流速在三维皮托管标准装置测量方向上的流速分量：

vafij  vf ij cospij cosyij

(2)

式中：

vafij ——第m/si;组第 j 次测量中风洞在三维皮托管标准装置测量方向上的流速分量， vfij ——第 i 组第 j 次测量的风洞流速，计算方法见 JJG 518 附录 A，m/s;

pij ——第 i 组第 j 次测量中风洞流速在三维皮托管标准装置测量方向上的俯仰 角，°;

yij ——第 i 组第 j 次测量中风洞流速在三维皮托管标准装置测量方向上的偏航 角，°。

根据式(3)计算测量点风洞轴向平均流速：

 v  1 n v

afi n j1 afij

(3)

式中：

vafi ——三维皮托管标准装置第 i 组测量的测量截面轴向平均流速，m/s;

n——测量点数量。

根据式(4)计算测量点轴向平均流速：

 v

1

n

v

ai n j1 a ij

(4)

式中：

vai ——三维皮托管标准装置第 i 组测量的测量截面轴向平均流速，m/s;

vaij ——三维皮托管标准装置第 i 组第 j 次测量的轴向流速，m/s;

n——测量点数量。

根据式(5)计算单点轴向流速示值误差：

E  vai  vafi

ai

vafi

(5)

式中：

7

JJG(粤)078—2025

Eai ——第 i 组测量流速示值相对误差;

vai ——三维皮托管标准装置第 i 组测量的测量截面轴向平均流速，m/s;

vafi ——第 i 组测量风洞平均轴向流速，m/s。

三维皮托管标准装置单点轴向流速示值误差取各检定点单点轴向流速示值误差

的最大值。

根据式(6)计算单点轴向流速重复性：

    Ear 

Eai max  Eai min dn

(6)

式中：

Ear ——单点轴向流速重复性;

 Eai max ——第 i 组测量点轴向流速示值相对误差的最大值;  Eai min ——第 i 组测量点轴向流速示值相对误差的最小值;

dn——极差系数。

极差系数见表 6。

表 6 dn 数据表

n

2

3

4

5

6

7

8

9

10

dn

1.13

1.69

2.06

2.33

2.53

2.70

2.85

2.97

3.08

三维皮托管标准装置单点轴向流速重复性取各检定点单点轴向流速重复性的最 大值。 7.3.5 三维皮托管标准装置截面平均轴向流速示值误差及重复性

a)流场产生 使用涡流发生装置产生复杂流场并进行检定，涡流发生装置的参考结构和形式见 附录 B。 b)检定点选取 在包含 1.0vmin~1.1vmin、0.9vmax~1.0vmax 的不少于 2 个流速下进行截面流速示值误 差检定。 c)测量截面选取 测量截面位于涡流发生装置下游 3~3.5 倍管道水力直径的位置。 d)测量点选取 按照 GB/T 16157 第 4.2.4 条规定的布点方式对测量截面上的测量点逐次进行流速 测量。 e)检定程序 1)将被检三维皮托管标准装置安装在气体流量标准装置测试段并做好检定前准 备工作; 2)启动气体流量标准装置，调整气体流量标准装置体积流量至测试段截面平均 流速处于 1.0vmin~1.1vmin;

8

JJG(粤)078—2025

3)待风速稳定后，启动三维皮托管标准装置进行测试段截面平均轴向流速测量 并记录数据;

4)计算并记录同时段内气体流量标准装置测试段标准截面平均流速，根据式(7)

计算标准截面平均流速：

v  Qs ms 3600 As

(7)

式中：

vms ——气体流量标准装置测试段标准截面平均流速，m/s;

Qs ——气体流量标准装置标准流量，m³/h;

As ——气体流量标准装置测试段三维皮托管标准装置安装截面面积，m2。

5)重复 3)~4)步骤不少于 3 次，取全部测量数据的平均值;

6)调整气体流量标准装置体积流量至测试段截面平均流速处于 0.9vmax~1.0vmax，

重复 3)~5)步骤进行检定。

f)数据处理

根据式(8)计算三维皮托管标准装置截面平均轴向流速：

 v  1 n v

mij n j1 a ij

(8)

式中：

vmij ——三维皮托管标准装置第 i 检定点第 j 次测量的截面平均轴向流速，m/s;

vaij ——三维皮托管标准装置第 i 检定点第 j 次测量的单点轴向流速，m/s;

n——测量点数量。

因检定在复杂流场下进行，需使用数值模拟方法对三维皮托管标准装置的截面平

均轴向流速进行修正，修正方法见附录 C。

根据式(9)计算单次测量截面平均轴向流速示值误差：

E  vmij  vmsij 100%

mij

vmsij

(9)

式中：

Emij ——三差维，皮%;托管标准装置第 i 检定点第 j 次测量的截面平均轴向流速示值误 vmsij ——气速体，流m/量s。标准装置第 i 检定点第 j 次测量时被测截面处的标准截面平均流

根据式(10)计算第 i 检定点的截面平均轴向流速示值误差：

 E  1 n E

mi n j1 mij

(10)

式中： Emi ——三维皮托管标准装置第 i 检定点的截面平均轴向流速示值误差，%;

9

JJG(粤)078—2025

n——第 i 检定点测量次数。

三维皮托管标准装置截面平均轴向流速示值误差取不同流场不同管道形状下、各

检定点截面流速示值误差绝对值的最大值。

根据式(11)计算三维皮托管标准装置某一流场下第 i 检定点截面平均轴向流速

重复性：

    E  E vmij max

vmij min

E  mri

dn

(11)

式中：

Emri

  Evmij max

 Evmij min

——三维皮托管标准装置某流场下第 i 检定点截面流速的重复性，%; ——三维皮托管标准装置某流场下第 i 检定点截面流速示值误差最大值，%; ——三维皮托管标准装置某流场下第 i 检定点截面流速示值误差最小值，%;

dn——极差系数，n 取 3，dn=1.69。

三维皮托管标准装置截面平均轴向流速重复性取各检定点截面平均轴向流速重

复性绝对值的最大值。

7.4 检定结果的处理

经检定的三维皮托管标准装置，其通用技术要求和计量性能符合本规程的规定为

合格，并出具检定证书。检定不合格的三维皮托管标准装置发放检定结果通知书，并

注明不合格项。检定证书和检定结果通知书的格式参见附录 E。

7.5 检定周期

检定周期一般不超过 1 年。

10

附录 A

JJG(粤)078—2025

测量点流速计算方法

三维皮托管标准装置能够直接测量动压，如不能自动计算为流速值，需将测得动

压值转换为流速值，根据式(A.1)计算：

vij 

2dpij 

(A.1)

式中： vij——第 i 组第 j 个测量点的空气流速，m/s; dpij——第 i 组第 j 个测量点的空气动压，Pa;  ——空气密度，kg/m3。

根据式(A.2)计算测量点的空气密度：  = PjM R(t  273.15)

(A.2)

式中：  ——测量点的空气密度，kg/m3; Pj ——三维皮托管标准装置第 j 个测量点静压与大气压的差压，Pa; M——空气平均分子量，为 28.8; R ——理想气体常数，为 8.314J/(mol·K); t ——三维皮托管标准装置测量处的空气温度，℃。

11

JJG(粤)078—2025

附录 B

涡流发生装置参考结构和形式

为产生满足前述 7.3.4.2 要求的复杂流场，本规程针对圆形和矩形管道分别给出 一种形式的涡流发生装置。 A.1 圆形涡流发生装置

图 B.1 圆形叶片节流式涡流发生装置示意图

图 B.2 圆形叶片节流式涡流发生装置详图

12

JJG(粤)078—2025

图 B.2 中各部分尺寸见表 B.1。

表 B.1 圆形叶片节流式涡流发生装置参考尺寸

DN A

B

CDE

F GH

I

1000 1000 1010 1180 500 20 1120 30 3 140

1200 1200 1210 1400 600 24 1340 34 3 180

1500 1500 1510 1750 750 24 1660 34 3 230

单位为毫米

J

K

L

340 3 511

420 3 613

500 3 766

B.2 矩形涡流发生装置

图 B.3 矩形叶片节流式涡流发生装置示意图

图 B.4 矩形叶片节流式涡流发生装置详图

图 B.4 中各部分尺寸见表 B.2。

13

A 1200 1500

JJG(粤)078—2025 表 B.2 矩形叶片节流式涡流发生装置参考尺寸

B

C

D

E

1000

600

12

3

1200

750

12

3

单位为毫米

F

G

220

250

264

300

14

JJG(粤)078—2025

附录 C 三维皮托管标准装置截面平均轴向流速数值模拟修正

当测试流场为复杂流场时，需使用数值模拟方法(计算流体动力学仿真)对三维

皮托管标准装置截面平均轴向流速进行修正。修正原则如下：

a)使用数值模拟修正方法时，每个测量点获取的轴向流速模拟值与对应测量点

轴向流速实测值的偏差需小于 5%或 1 m/s(以大者为准)。

b)截面平均轴向流速模拟值与各测量点轴向流速模拟值平均值的比值为数值模

拟修正系数，使用该系数对实际测量结果进行修正。

1)按式(C.1)计算数值模拟中各测量点截面平均轴向流速：

 v  1 n v

aN n j1 a Nj

(C.1)

式中：

vaN ——各测量点轴向流速模拟值的平均值，m/s;

vaNj ——第 j 个测量点轴向流速模拟值，m/s;

n——测量点数量。 2)按式(C.2)计算数值模拟修正系数：

KvN  vmN / vaN 式中： KvN ——数值模拟修正系数;

(C.2)

vmN ——截面平均轴向流速模拟值，m/s。

3)按式(C.3)计算三维皮托管标准装置截面平均轴向流速修正值： vmi'  Kv Nvmi

式中：

(C.3)

vmi' ——第 i 组测量三维皮托管标准装置截面平均轴向流速修正值，m/s; vmi ——第 i 组测量三维皮托管标准装置截面平均轴向流速，m/s。

15

JJG(粤)078—2025

附录 D

送检单位 仪器名称 生产厂家 仪器编号 温度：

标准器名称

℃ 出厂编号

检定原始记录格式

第页共页

记录编号

型号规格

检定地点

检定依据

湿度：

%RH

不确定度/准确度等级

大气压力：

kPa

最大允许误差

外观、标志 水平直线度

气密性

标准

标准俯

检定 序

偏航

仰角

点号

角

° °

检定结果

标准 静压

Pa

下垂角度 HC  ≥  < 10°

差压计示值变化  ≥  <5 Pa

单点轴向流速

标准动 压 Pa

风洞轴 向流速

m/s

三维皮托管 标准装置轴

向流速 m/s

示值误差 %

重复性 %

截面平均轴向流速

气体流量标准装置截面 三维皮托管标准装置截面平均轴

检定

示值误差 重复性

序号 标准平均流速示值

向流速

点 m/s

%

%

m/s

单点轴向流速示值误差 %

单点轴向流速重复性 %

截面平均轴向流速示值误差

% 截面平均轴向流速重复性

% 结论

检定员

16

复核员

检定日期

JJG(粤)078—2025

附录 E

序号 1 2 3 4 5 6 7

检定证书/检定结果通知书内页格式

检定项目 外观、标志 水平直线度

气密性 单点轴向流速示值误差

单点轴向流速重复性 截面平均轴向流速示值误差 截面平均轴向流速重复性

检定结论

检定结果