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热式质量流量计

热式质量流量计是利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量流量,或利用加热流体时流体温度上升某一值所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量的一种
热式质量流量计是利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量流量,或利用加热流体时流体温度上升某一值所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量的一种流量仪表。
原理
热式质量流量计(Thermal Mass Flowmeters,简称TMF)在国内习称量热式流量计,是利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量流量,或利用加热流体时流体温度上升某一值所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量的一种流量仪表。一般用来测量气体的质量流量。具有压损低;流量范围度大;高精度、高重复性和高可靠性;无可动部件以及可用于极低气体流量监测和控制等特点. 利用加热流体的热量(或温度)变化测量流体的质量流量已有很长的历史。早期的TMF直接将加热线圈和测温元件放入流体中与流体直接接触,是一种接触式流量计,由于不能解决嘴蚀和磨损以及防爆等问题,使它的工业应用受很大的限制。托马斯流量计是这种流量计的代表,主要用来测量较大流量的气体质量流量;到20世纪50年代,人们提出了一种与流体不接触的边界层流量计,克服了接触式流量计的缺点,但测量结果易受介质参数(如导热系数、比热容、粘度等)的影响,可以用来测量较大的液体流量;到70年代,基于测量流体温度分布的热分布型TMF,由于其独特的优点在国内外得到了很快的发展,用来测量气体的微小流量,随着科技的发展,经过对流量计结构上的重新设计,在接触式流量计的基础上,人们提出了一种浸人型的TMF,也得到了很快的发展,可以用来测量较大管径的气体流量。综上所述,TMF是一种主要用来测量气体质量流量的直接式质量流量计。
热式质量流量计:利用传热原理检测流量的仪表,即利用流动中的流体与热源(流体中加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表。过去我国习称量热式流量计。
基本原理:通过测量气体流经流量计内加热元件时的冷却效应来计量气体流量的。气体通过的测量段内有两个热阻元件,其中一个作为温度检测,另一个作为加热器。温度传感元件用于检测气体温度,加热器则通过改变电流来保持其温度与被测气体的温度之间有一个恒定的温度差。当气体流速增加,冷却效应越大,使须保持热电阻间恒温的电流也越大。此热传递正比于气体质量流量,即供给电流与气体质量流量有一对应的函数关系来反映气体的流量。
用途:
1、钢铁厂,焦化厂煤气流量测量;
2、锅炉空气流量,测量二次风量;
3、烟囱排出的烟气流量测量;
4、水处理中瀑气流量测量;
5、水泥,卷烟,玻璃厂生产过程中气体流量测量;
6、压缩空气流量测量;
7、天然气,煤气,液化气,火炬气,氢气等气体流量测量。
 
分类:
热式质量流量计根据热源及测温方式的不同可分为接触式和非接触式两种。
1.接触式热式质量流量计
这种质量流量计的加热元件和测温元件都置于被测流体的管道内,与流体直接接触,常被称为托马斯流量计,适于测量气体的较大质量流量. 由于加热及测量元件与被测流体直接接触,因此元件易受流体腐蚀和磨损,影响仪表的测量灵敏度和使用寿命。测量高流速、有腐蚀性的流体时不宜选用,这是接触式的缺点。
2.非接触式热式质量流量计
这种流量计的加热及测温元件都置于流体管道外,与被测流体不直接接触,克服了接触式的缺点。

性能指标:
1、测量范围:0.5—100Nm/s (20℃,101.33KPa)
2、准确度: ±1%的读数 ±0.5%满量程
3、量程比:通常100:1(取决于标定流量的范围)
4、管径范围: 15mm~6000mm
5、应用范围: 适合各类单一或混合气体。含尘、含沙、含湿气、各种腐蚀性气体
6、环境温度范围: -40℃~+85℃(无显示); -30℃~+70℃(有显示); 湿度小于90%RH
7、介质温度范围: -40℃~+100℃;-40℃~+200℃; -40℃~+450℃;-40℃~+510℃
8、传感器直径:ф3、ф2.5
9、插入式传感器探杆直径:ф19(标准)、ф16、ф12
10、传感器材质:316不锈钢、哈氏合金、钛
11、探杆材质(保护套): 316不锈钢(标准)、哈氏合金
12、双向测量介质流量
13、模拟量输出:流量:4-20mADC, 温度:4-20mADC, 最大负载:1000Ω
14、累积脉冲量输出
15、键入12段非线性修正,内置10段非线性修正
16、通讯:串口输出RS232/RS485
17、供电电源:24VDC/600mA;220VAC/2W;110VAC/3W
18、报警:1-2路继电器输出、5A/220V、5A/30VDC、键入设定??
19、大屏幕LCD显示:七位瞬时流量,八位累积流量
20、过程压力:1.6Mpa(最大20MPa)
21、安装工艺形式:插入式(卡套、卡套+球阀、法兰连接)适用于DN80以上的管道安装,管道式(法兰、螺纹连接)适用于DN15以上的管道安装。
22、防爆等级:本安型(iaⅡCT5)、隔爆型(ExdⅡCT4)
23、防护等级:IP65

应用场合:
1、公用工程---电﹑气﹑ 水处理的监控
管道的气体;通用系统;沼气;煤气;天然气;液化气;锅炉预热空气
2、石油与天然气工业
能量交换;填井气回收; 燃气计量;气体质量分析;泄漏气测试;天然气测量;火炬气的监控
3、电力行业
燃料系统中气体分配过程中的气体测量;锅炉及辅助系统中各种气体的测量;燃气炉中气体测量;氢气测量;电厂高炉的一次风、二次风的测量
4、化学行业
烟气循环监测;采样系统中气体流量计量;引风机的气体流量计量;化肥厂氨气测量 ;电池工厂各种气体流量测量
5、冶金行业
钢铁厂加气测量;炼铁厂高炉煤气的测量;焦化厂焦炉煤气的测量;轧钢厂加热炉燃气(高炉煤气、焦化煤气、天然气等)的测量控制;热处理淬火炉等的氢、氧、氮等气体的控制
6、纸浆与造纸行业
废水处理系统中气体的测量;烟道流量监控;锅炉回收二次/三次空气;锅炉的燃气和空气送风测量
7、食品及医药行业
加工操作中新鲜空气的加入;啤酒厂中的二氧化碳处理;瓶子消毒器中的热空气的流量;热氧化过程中气体流量测量;通风系统;锅炉进气﹑废气﹑过程控制
8、环保
沼气利用过程中的气体测量;氯气处理过程中氯气气体测量;污水处理过程中曝气池的气体测量;烟筒烟道排气监测SO2和NOX的排量 
9、其他行业
工厂压缩空气测量;煤粉燃烧过程粉/气配比控制燃料;水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制 


热式气体质量流量计是利用热扩散原理测量气体流量的仪表。传感器由两个基准级热电阻(RTD)组成。一个是速度传感器RH,一个是测量气体温度变化的温度传感器(RMG)。当这两个RTD置于被测气体中时,其中传感器RH被加热,另一个传感器RMG用于感应被测气体温度。随着气体流速的增加,气流带走更多热量,传感器RH的温度下降。
 
根据热效应的金氏定律,加热功率P、温度差△T(TRH-TRMG)与质量流量Q有确定的数学关系式。 P/△T=K1+K2 f(Q)K3 K1、K2、K3是与气体物理性质有关的常数。热式气体质量流量计独特的温度差测量方式克服了采用恒温差原理的热式气体质量流量计测量煤气流量时因煤气中含水、油和杂质而造成的很大的零点漂移,导致无法测量的弊端。它也可以用于测量湿气体的质量流量,如矿井下瓦斯抽放、送风,排风系统中的风量(速)的实时检测。
热式气体质量流量计传感器灵敏度简介
热式质量流量计利用发热体(加热器)和流体(气体)之间的热传递现象来进行流量测量。
由于气体种类的不同,热物性也不相同,因此传感器的灵敏度也各不相同,用于修正各种气体的灵敏度差异的系数称为转换因子,要用于其流量计已校准的气体以外的种类的气体时,务必用转换因子乘以输出来修正

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