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熱式氣體質(zhì)量流量計應(yīng)用場合
更新時間:2025-06-06 點擊量:65
熱式氣體質(zhì)量流量計是一種基于熱傳導(dǎo)原理測量氣體質(zhì)量流量的儀器,無需溫度和壓力補償即可直接測量氣體質(zhì)量流量,在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以下是關(guān)于它的詳細(xì)介紹:

工作原理

熱式氣體質(zhì)量流量計采用恒溫差法(或熱擴散原理)測量氣體流量。其核心部件為兩根溫度傳感器(通常為鉑電阻):


  • 加熱元件:其中一根傳感器被加熱到高于流體溫度的某一恒定溫度(如 T1),另一根傳感器用于測量流體的實際溫度(T2)。

  • 流量計算:當(dāng)氣體流經(jīng)加熱元件時,會帶走部分熱量,導(dǎo)致加熱元件與流體的溫差(T1-T2)發(fā)生變化。氣體流量越大,帶走的熱量越多,溫差越小;反之,流量越小,溫差越大。通過測量溫差變化,并結(jié)合熱傳導(dǎo)系數(shù)等參數(shù),即可計算出氣體的質(zhì)量流量。

結(jié)構(gòu)組成

  • 傳感器探頭:包含加熱元件和溫度傳感器,是流量測量的核心部件,直接接觸被測氣體。

  • 信號處理電路:將傳感器檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號,并進行放大、運算和線性化處理,最終輸出流量數(shù)據(jù)。

  • 顯示與輸出單元:實時顯示流量數(shù)值,同時提供標(biāo)準(zhǔn)信號輸出(如 4-20mA、RS485 等),便于與控制系統(tǒng)連接。

  • 外殼與安裝部件:保護內(nèi)部元件,提供管道安裝接口(如法蘭式、插入式等)。

特點

優(yōu)勢

  • 直接測量質(zhì)量流量:無需溫度、壓力補償,不受氣體密度變化影響,測量精度高(通常 ±1%~±2% FS)。

  • 適用范圍廣:可測量多種氣體(如空氣、氮氣、氧氣、天然氣等),尤其適合低流速氣體(如 0.1~30m/s)。

  • 壓損小:插入式安裝時對管道內(nèi)流體阻力影響小,適合大管徑管道流量測量。

  • 響應(yīng)速度快:能實時反映流量變化,適用于動態(tài)流量監(jiān)測場景。

  • 安裝維護簡便:結(jié)構(gòu)簡單,無需復(fù)雜的上下游直管段,可在線安裝和校準(zhǔn)。

局限性

  • 受氣體成分影響:不同氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)不同,若被測氣體成分變化,需重新校準(zhǔn)。

  • 高溫 / 腐蝕性氣體限制:傳感器探頭材質(zhì)對高溫、強腐蝕性氣體的適應(yīng)性有限,需選用特殊材質(zhì)(如不銹鋼、哈氏合金等)。

  • 低流量下限:對于極低流速(如 < 0.1m/s),熱擴散效應(yīng)不明顯,測量精度可能下降。

應(yīng)用領(lǐng)域

  • 工業(yè)生產(chǎn)

    • 化工行業(yè):測量氫氣、氮氣等工藝氣體流量,控制反應(yīng)原料配比。

    • 電力行業(yè):監(jiān)測鍋爐燃燒用空氣流量,優(yōu)化燃燒效率。

    • 冶金行業(yè):測量氧氣、煤氣流量,用于爐窯溫度控制和能源管理。

  • 環(huán)境監(jiān)測

    • 污水處理廠:測量曝氣池中的空氣流量,控制微生物活性。

    • 廢氣排放監(jiān)測:測量煙氣流量,計算污染物排放總量。

  • 能源管理

    • 天然氣輸送:測量管道內(nèi)天然氣流量,用于貿(mào)易結(jié)算和輸配控制。

    • 壓縮空氣系統(tǒng):監(jiān)測車間壓縮空氣消耗量,優(yōu)化能源分配。

  • 科研與實驗室

    • 氣體配比實驗、燃燒特性研究等場景中的精確流量控制。

安裝與選型注意事項

安裝要點

  • 避開干擾源:遠(yuǎn)離高溫設(shè)備、強電磁干擾源,避免傳感器探頭溫度受額外影響。

  • 管道條件:插入式安裝時,需確保探頭位于管道中心流速均勻處;法蘭式安裝時,上下游需保留一定直管段(通常上游 5D、下游 2D,D 為管徑)。

  • 流向與角度:傳感器箭頭方向需與氣體流向一致,水平或垂直管道安裝時需保證探頭插入管道內(nèi)。

  • 防護措施:戶外安裝需加裝防雨罩,腐蝕性氣體環(huán)境需選用防腐材質(zhì)探頭。

選型參考

  • 測量介質(zhì):根據(jù)氣體種類(如腐蝕性、可燃性)選擇探頭材質(zhì)和防爆等級(如 Ex d/IIC 級)。

  • 流量范圍:根據(jù)實際工況的最大 / 最小流量,選擇量程匹配的型號(如低流速選插入式,高流速選法蘭式)。

  • 精度要求:貿(mào)易結(jié)算場景需選擇高精度型號(±1% FS),過程控制可適當(dāng)降低精度要求。

  • 輸出接口:根據(jù)控制系統(tǒng)需求,選擇 4-20mA、Modbus 等信號輸出方式


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