國產熱式質量流量計廠家

HLRS熱式質量流量計是基于熱擴散原理的流量儀表，即是利用流體流過發熱物體時，發熱物體的熱量散失多少與流體的流量成一定的比例關系，具體來說，該流量計的傳感器有兩只標準級的RTD，一只用來做熱源，一只用來測量流體溫度，流體流過時，兩者之間的溫度差與流量的大小成非線性關系，該儀表就可以把這種關系轉換為測量流量信號的線性輸出。

測量原理：

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

產品應用：

?壓縮空氣
?鍋爐房或干燥機中的天燃氣
?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、氮氣、氦氣、氧氣）
?氣體泄露檢測

產品特點：

?高性能智能微處理器及模數、數模轉換芯片；
?寬量程比100：1；大口徑，低流速，壓損可忽略；
?直接測量質量流量，無須溫壓補償；
?低流速測量非常靈敏；
?設計、選型方便，安裝、使用簡便；
?適合各類單一或混合氣體流量測量。

技術參數：

常用氣體量程上限（Nm3/h）（下表可擴展）：

標準狀態流量:溫度為20℃，壓力為101.325KPa時的流量。
注：瞬時流量的單位可選Nm3/h、Nm3/min 、L/h 、L/min、t/h、t/min 、kg/h 和kg/min。

產品外形：

高壓氮氣測量熱式氣體質量流量計的方法研究：

使用高壓氮氣對較大流量下的華陸品牌熱式氣體質量流量計進行檢測時，發現重復性不好，誤差超過預期值，通過分析發現是由于溫度的影響導致了測試結果的偏離。通過實驗方法的研究改進后，達到了預期結果。

氣體流量實驗室在檢測生產企業新制造的熱式氣體質量流量計時，發現大流量的流量計檢測重復性和誤差都不合格，而小流量范圍的基本都合格。經過思考和試驗驗證，發現是溫度影響導致檢測出現偏差，經過改進試驗方法，解決了高壓大流量下的HLRS-100質量流量計檢測重復性和誤差都不合格的問題。

1 結構和原理

典型的毛細管熱式質量流量計(CTMF)由表體和流量檢測元件組成。流量檢測元件安裝在表體內與之構成一個整體。流經表體的一部分規定量的氣體轉入(旁通)流量檢測元件，由此測出氣體流量。

簡化的CTMF流量計如圖1所示，典型的流量檢測元件由一根薄壁管和兩個溫度傳感器組成。加熱器的設置取決于制造廠，可以和每個溫度傳感器組合在一起，也可以單獨設置在流量檢測元件的中部，即設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。

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

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

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.流量信號輸出(通常為0～5V或4～20mA)

雖然CTMF流量計可以配法蘭式管接頭，但通常都配備螺紋管接頭。這種CTMF流量計通常與檢測元件下游的流量控制器配套成為一個質量流量控制器。電子接口同旁通回路一樣位于同一單元內。一個典型的CTMF流量計結構如圖2所示。

華陸品牌質量流量計按測量管內徑分為細管型(也有稱毛細管型)和小型兩大類。小型測量管儀表只有直管型，內徑為4mm;細管型測量管內徑僅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。細管型儀表還有一種帶有調節單元和控制閥等組成一體的熱式質量流量控制器。所以檢測該類流量計時需要高中壓(一般是0.1MPa以上)的純氮氣(純度為99.99%的高純氮氣)作為介質。一般HLRS-100質量流量計有兩種顯示方式:質量或在標準狀態(0℃、101325Pa)下的體積量。

1.流動方向;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準裝置進行檢測。采用皂膜式氣體流量標準裝置對質量流量計進行檢測示意圖如圖3所示。

示值誤差計算:顯示累積流量值或瞬時流量值(或模擬輸出對應的瞬時流量值)的流量計單次檢定的相對示值誤差按式(1)或式(2)計算:

式中:E_ij為第i檢定點第j次檢定時被檢流量計的相對示值誤差，%;Q_ij為第i檢定點第j次檢定時流量計顯示的累積流量值，kg;(Q_s)_ij為第i檢定點第j次檢定時裝置的累積流量值，kg;q_ij為第i檢定點第j次檢定時流量計顯示的瞬時流量值(或模擬輸出對應的瞬時流量值，可為一次實驗過程中多次讀取的瞬時流量值的平均值)，kg/min;(q_s)_ij為第i檢定點第j次檢定時裝置的瞬時流量值，kg/min。

采用滿量程示值誤差計算時公式的分母采用流量*大值。

2 檢測中發生的現象

經過近5年的實際檢測工作，發現50L/min以下的流量基本沒有發生過異常的結果。但其中發生過較大流量(q_max為100L/min以上)的HLRS-100質量流量控制器檢測經常不合格，后來經過多次調整零點電位器和增益放大器后勉強合格。然而近發現有3個q_max為200L/min的質量流量計，檢測時重復性不好，超出了檢定規程的要求，而且引用誤差也是在q_max和0.7q_max流量點不穩定，在小流量點穩定性較好，不符合一般流量儀表的規律。而且經過調整零點電位器和增益放大器后依舊不合格。但是我們拿到企業現場檢測時，發現線性和重復性還比較好。

3 現象分析

測量流量值需要換算到標準狀態(0℃、101325Pa)。由于只測量了標準裝置內的氣體溫度，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溫度變化較大。理想氣體狀態方程為:

式中:m為質量;M為理想氣體的摩爾質量;p為壓強;V為體積;T為jue對溫度。

壓縮的氣體在減壓的時候體積會膨脹，一般說是對外界做功，就會吸收外界的熱量。反之，如果要壓縮氣體，需要對氣體做功，就會對外界釋放熱量。放氣時氣體體積膨脹對外做功，氣體自身內能減少，溫度降低。做功和熱傳遞都會引起氣體溫度變化。因為氣體要做功，做功就要吸熱，所以溫度降低。準確地說是氣體膨脹時分子間碰撞的次數減少，于是(由于摩擦生熱)內能下降。

高壓氮氣瓶里的氣體減壓后溫度降低，導致檢測時有一個溫度影響的不確定度分量，而且是流量越大分量就越大。

在企業進行試驗時，將多個在車間里長距離分布的氣瓶(多達10個)用銅管并聯一起，將壓力變化降到小，經過長距離銅管后溫度也比較穩定，所以測試數據比較理想。

4 結束語

通過分析找到原因后，我們用一根約8m長的銅管將4個氣瓶并聯，使用鐘罩檢測的線性和重復性數據都比較理想。

4個氣瓶并聯可確保在大流量時氣體從每個氣瓶里均勻排出，使壓力相對穩定，從而減小了溫度的非規律性變化。氣體經過足夠長的銅管后，溫度得到穩定后再進入流量計，也減小了溫度波動對檢測結果的影響。通過實際測試，達到了預期試驗的結果。解決了高壓氮氣測量華陸品牌熱式氣體質量流量計的誤差偏離問題。