國產(chǎn)熱式質(zhì)量流量計(jì)廠家

HLRS熱式質(zhì)量流量計(jì)是基于熱擴(kuò)散原理的流量儀表，即是利用流體流過發(fā)熱物體時(shí)，發(fā)熱物體的熱量散失多少與流體的流量成一定的比例關(guān)系，具體來說，該流量計(jì)的傳感器有兩只標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的RTD，一只用來做熱源，一只用來測(cè)量流體溫度，流體流過時(shí)，兩者之間的溫度差與流量的大小成非線性關(guān)系，該儀表就可以把這種關(guān)系轉(zhuǎn)換為測(cè)量流量信號(hào)的線性輸出。

測(cè)量原理：

熱式質(zhì)量流量計(jì)由傳感器和信號(hào)分析、處理與控制單元兩部分構(gòu)成。傳感器一部分測(cè)量溫度，而另一部分用于加熱。前者監(jiān)控實(shí)際過程溫度值；后者維持一恒定溫度值，使其總是高于實(shí)際過程溫度且與該過程溫度保持恒定的溫度差。氣體的質(zhì)量流量越大，冷卻效應(yīng)就越大，維持差分溫度所需的能量也就越大。因此，通過測(cè)量加熱器的能量便可得出被測(cè)氣體的質(zhì)量流量。

產(chǎn)品應(yīng)用：

?壓縮空氣
?鍋爐房或干燥機(jī)中的天燃?xì)?/span>
?釀酒廠中的氣體
?污水處理廠中的空氣和曝氣
?生成氣體（如氬氣、氮?dú)狻⒑狻⒀鯕猓?/span>
?氣體泄露檢測(cè)

產(chǎn)品特點(diǎn)：

?高性能智能微處理器及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；
?寬量程比100：1；大口徑，低流速，壓損可忽略；
?直接測(cè)量質(zhì)量流量，無須溫壓補(bǔ)償；
?低流速測(cè)量非常靈敏；
?設(shè)計(jì)、選型方便，安裝、使用簡便；
?適合各類單一或混合氣體流量測(cè)量。

技術(shù)參數(shù)：

常用氣體量程上限（Nm3/h）（下表可擴(kuò)展）：

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量:溫度為20℃，壓力為101.325KPa時(shí)的流量。
注：瞬時(shí)流量的單位可選Nm3/h、Nm3/min 、L/h 、L/min、t/h、t/min 、kg/h 和kg/min。

產(chǎn)品外形：

高壓氮?dú)鉁y(cè)量熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的方法研究：

使用高壓氮?dú)鈱?duì)較大流量下的華陸品牌熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)重復(fù)性不好，誤差超過預(yù)期值，通過分析發(fā)現(xiàn)是由于溫度的影響導(dǎo)致了測(cè)試結(jié)果的偏離。通過實(shí)驗(yàn)方法的研究改進(jìn)后，達(dá)到了預(yù)期結(jié)果。

氣體流量實(shí)驗(yàn)室在檢測(cè)生產(chǎn)企業(yè)新制造的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)大流量的流量計(jì)檢測(cè)重復(fù)性和誤差都不合格，而小流量范圍的基本都合格。經(jīng)過思考和試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)是溫度影響導(dǎo)致檢測(cè)出現(xiàn)偏差，經(jīng)過改進(jìn)試驗(yàn)方法，解決了高壓大流量下的HLRS-100質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)重復(fù)性和誤差都不合格的問題。

1 結(jié)構(gòu)和原理

典型的毛細(xì)管熱式質(zhì)量流量計(jì)(CTMF)由表體和流量檢測(cè)元件組成。流量檢測(cè)元件安裝在表體內(nèi)與之構(gòu)成一個(gè)整體。流經(jīng)表體的一部分規(guī)定量的氣體轉(zhuǎn)入(旁通)流量檢測(cè)元件，由此測(cè)出氣體流量。

簡化的CTMF流量計(jì)如圖1所示，典型的流量檢測(cè)元件由一根薄壁管和兩個(gè)溫度傳感器組成。加熱器的設(shè)置取決于制造廠，可以和每個(gè)溫度傳感器組合在一起，也可以單獨(dú)設(shè)置在流量檢測(cè)元件的中部，即設(shè)置在氣流上游的溫度傳感器(T₁)與氣流下游的溫度傳感器(T₂)中間。

由一個(gè)精密的電源給流量檢測(cè)元件提供恒定的熱量。在流體靜止的條件下，兩個(gè)傳感器測(cè)得的溫度相同。當(dāng)流量增大時(shí)，熱量從上游傳感器(T₁)傳向下游傳感器(T₂)。由一個(gè)橋路判讀兩者的溫差，并由一個(gè)放大器提供流量輸出信號(hào)。兩個(gè)傳感器之間的溫差與質(zhì)量流量成正比。

由于在較大流量下傳導(dǎo)的熱量過多，采用基本型CTMF流量計(jì)只能準(zhǔn)確測(cè)量很低的流量，因此CTMF流量計(jì)常常和一個(gè)層流元件配合使用。層流元件放置在主管道中產(chǎn)生小壓降。毛細(xì)管的兩端與層流元件的入口和出口相連，產(chǎn)生一個(gè)較小的分流通過毛細(xì)管。這種結(jié)構(gòu)可確保總的氣流中有固定比率的氣流流過毛細(xì)管用于測(cè)量。加熱器和溫度傳感器通常放在毛細(xì)管上而不是主管道上。但在其它一些結(jié)構(gòu)中傳感器直接放在主管道上，即沒有毛細(xì)管和層流元件。

1.上游溫度傳感器T₁;2.下游溫度傳感器T₂;3.上游溫度傳感器T₁(帶加熱器);4.下游溫度傳感器T₂(帶加熱器);5.恒定電源P;6.加熱器;7.橋路;8.放大器;9.流量信號(hào)輸出(通常為0～5V或4～20mA)

雖然CTMF流量計(jì)可以配法蘭式管接頭，但通常都配備螺紋管接頭。這種CTMF流量計(jì)通常與檢測(cè)元件下游的流量控制器配套成為一個(gè)質(zhì)量流量控制器。電子接口同旁通回路一樣位于同一單元內(nèi)。一個(gè)典型的CTMF流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

華陸品牌質(zhì)量流量計(jì)按測(cè)量管內(nèi)徑分為細(xì)管型(也有稱毛細(xì)管型)和小型兩大類。小型測(cè)量管儀表只有直管型，內(nèi)徑為4mm;細(xì)管型測(cè)量管內(nèi)徑僅0.2～0.5mm，稍大者為0.8～1mm，極容易堵塞，只適用于凈化無塵氣體。細(xì)管型儀表還有一種帶有調(diào)節(jié)單元和控制閥等組成一體的熱式質(zhì)量流量控制器。所以檢測(cè)該類流量計(jì)時(shí)需要高中壓(一般是0.1MPa以上)的純氮?dú)?純度為99.99%的高純氮?dú)?作為介質(zhì)。一般HLRS-100質(zhì)量流量計(jì)有兩種顯示方式:質(zhì)量或在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃、101325Pa)下的體積量。

1.流動(dòng)方向;2.加熱器;3.溫度傳感器;4.旁通回路;5.層流元件

可以采用鐘罩式、皂膜式或活塞式等氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢測(cè)。采用皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)示意圖如圖3所示。

示值誤差計(jì)算:顯示累積流量值或瞬時(shí)流量值(或模擬輸出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量值)的流量計(jì)單次檢定的相對(duì)示值誤差按式(1)或式(2)計(jì)算:

式中:E_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)被檢流量計(jì)的相對(duì)示值誤差，%;Q_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)流量計(jì)顯示的累積流量值，kg;(Q_s)_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)裝置的累積流量值，kg;q_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)流量計(jì)顯示的瞬時(shí)流量值(或模擬輸出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)流量值，可為一次實(shí)驗(yàn)過程中多次讀取的瞬時(shí)流量值的平均值)，kg/min;(q_s)_ij為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)裝置的瞬時(shí)流量值，kg/min。

采用滿量程示值誤差計(jì)算時(shí)公式的分母采用流量*大值。

2 檢測(cè)中發(fā)生的現(xiàn)象

經(jīng)過近5年的實(shí)際檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)50L/min以下的流量基本沒有發(fā)生過異常的結(jié)果。但其中發(fā)生過較大流量(q_max為100L/min以上)的HLRS-100質(zhì)量流量控制器檢測(cè)經(jīng)常不合格，后來經(jīng)過多次調(diào)整零點(diǎn)電位器和增益放大器后勉強(qiáng)合格。然而近發(fā)現(xiàn)有3個(gè)q_max為200L/min的質(zhì)量流量計(jì)，檢測(cè)時(shí)重復(fù)性不好，超出了檢定規(guī)程的要求，而且引用誤差也是在q_max和0.7q_max流量點(diǎn)不穩(wěn)定，在小流量點(diǎn)穩(wěn)定性較好，不符合一般流量儀表的規(guī)律。而且經(jīng)過調(diào)整零點(diǎn)電位器和增益放大器后依舊不合格。但是我們拿到企業(yè)現(xiàn)場檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)線性和重復(fù)性還比較好。

3 現(xiàn)象分析

測(cè)量流量值需要換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃、101325Pa)。由于只測(cè)量了標(biāo)準(zhǔn)裝置內(nèi)的氣體溫度，沒有考慮到高壓部分的氣體溫度變化，特別是在較大流量時(shí)溫度變化較大。理想氣體狀態(tài)方程為:

式中:m為質(zhì)量;M為理想氣體的摩爾質(zhì)量;p為壓強(qiáng);V為體積;T為jue對(duì)溫度。

壓縮的氣體在減壓的時(shí)候體積會(huì)膨脹，一般說是對(duì)外界做功，就會(huì)吸收外界的熱量。反之，如果要壓縮氣體，需要對(duì)氣體做功，就會(huì)對(duì)外界釋放熱量。放氣時(shí)氣體體積膨脹對(duì)外做功，氣體自身內(nèi)能減少，溫度降低。做功和熱傳遞都會(huì)引起氣體溫度變化。因?yàn)闅怏w要做功，做功就要吸熱，所以溫度降低。準(zhǔn)確地說是氣體膨脹時(shí)分子間碰撞的次數(shù)減少，于是(由于摩擦生熱)內(nèi)能下降。

高壓氮?dú)馄坷锏臍怏w減壓后溫度降低，導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)有一個(gè)溫度影響的不確定度分量，而且是流量越大分量就越大。

在企業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將多個(gè)在車間里長距離分布的氣瓶(多達(dá)10個(gè))用銅管并聯(lián)一起，將壓力變化降到小，經(jīng)過長距離銅管后溫度也比較穩(wěn)定，所以測(cè)試數(shù)據(jù)比較理想。

4 結(jié)束語

通過分析找到原因后，我們用一根約8m長的銅管將4個(gè)氣瓶并聯(lián)，使用鐘罩檢測(cè)的線性和重復(fù)性數(shù)據(jù)都比較理想。

4個(gè)氣瓶并聯(lián)可確保在大流量時(shí)氣體從每個(gè)氣瓶里均勻排出，使壓力相對(duì)穩(wěn)定，從而減小了溫度的非規(guī)律性變化。氣體經(jīng)過足夠長的銅管后，溫度得到穩(wěn)定后再進(jìn)入流量計(jì)，也減小了溫度波動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。通過實(shí)際測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期試驗(yàn)的結(jié)果。解決了高壓氮?dú)?/span>測(cè)量華陸品牌熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的誤差偏離問題。