HLF型热式气体质量流量计选型指引

1、HLF型热式气体质量流量计选型指南热式气体质量流量计是用于测量和控制气体质量流量的新型仪表。可应用于石油、化工、钢铁冶金、电力、轻 工、医药、环保等工业部门的空气、氧气、氮气、氟气、氨气、坯类气体、天然气、煤气、烟道气的监测。该产品可替代孔板，文丘里管、阿牛巴，涡街等流量计。其特点是可靠性高，重复性好，压损小，无可动部件， 量程比宽，响应速度快，测量精度高，无须温压补偿。特别在大管径，低流速，流量范围变化大及特小流量测量方面 具有明显优势。鉴于以上特点，它也可以方便的作为流量开尖使用。对于密度值很小，雷诺数也较小的氢气流量测量，选用该表比选用孔板，涡轮，涡街流量计都更加优越。它是一 个非常合适

2、的氢气流量计。此外，我公司开发了可用于测量高炉煤气的流量传感器。它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，如矿井下送风，排风系统中的风量（速）的实时检测。该流量计结构形式灵活多样，分插入式和管道式二种，非常适合不同用户的选用，尤其是插入式质量流量计使管 径大、压力低的流量（速）测量变得简单易行，如烟道、烟囱。工作原理热式气体质量流量计是利用热传导技术为基础，实现气体质量流量的测量。流量计的测量探头带有两个钳电阻传感元件（见图1），它们被置于流体中，其中一个通过加热功率p,使其温

3、度升至另一个不加热，用于监测介质温度，设为T2。于是两个传感元件之间产生了温差T=Ti-T2。在流量为零时， T最大，随着质量流量Q的增大，传感元件T1的热量被带走，T下降， T减小。故上述加热功率P、温差 T与质量流量Q之间将会产生一定的尖系。可用下式表示：上式中Ki、K3是与气体物理性质有尖的常数。S(1)P/A T=K+&F （Q） K3 （ 1）从上式可看出通过测量加热功率P,温差 T的变化即可求得质量流量Q。为使问题简化，实际工作中是将加热功率P或温差 T中一个保 持不变。前者称为恒功率式后者称为恒温差式。对于型热式气体质量流#日尸 、,根据不同的要求而选其中的一种方式工作。

4、特点可靠性高重复性好"测量精度高无活动部件响应速度快压损小、抗震强无须温、压补偿（见附录1）量程比大（见附录2）技术参数材料：不锈钢测量介质：各种气体（乙烘气除外）。流量（速）范围：HLF-01型（插入式）：060Nm/s或090Nm/s （见附录3）DN100-16Nm3/hDN20A0-65Nm3/hDN25A0-100Nm3/hDN400-280Nm3/hDN800-1000Nm3/hHLF- 02 管道式）DN150-36Nm3/hDN20 0-110Nm 3/hDN250-156Nm3/h3DN500500Nm /hDN1000-1750Nm3/燃气过程中空气流量测量焜烧炉

5、烟道气流量测量污水处理中曝气和氯气流量的测量溶剂回收系统中气体流量测量天然气、火炬气、氢气等气体流量测量啤酒生产过程中二氧化碳气体流量测量燃煤锅炉中燃烧气体流量测量（见附录4）注1 :以上流量（速）范围是对空气而言'对其它气体有所变化。注2 :以上流量（速）的标准状态为 20C、101.33kPa。流量测量准确度：士 （1 %R+0.5%FS）工作温度范围：-10C-+100C或10C+200C （高于200 C可与本公司联系）。 工作压力范围：插入式1.6MPa ；管道式4.OMPa（插入式的压力范围大于1.6MPa可与本公司联系。）供电电源：24VCDI 10% 250mA 220

6、VAC 可选 输出信号：4-20mA （流量），4-20mA （温度）。负载：500Q注：温度420mA输出信号属附加功能，主要用于对烟道气的温度监测。防爆等级：ExdllCT3 （乙烘除外）通讯：用户要求RS-485通讯功能可与本公司联系。流量积算仪：HLX-01 环境温度：10C-+40C供电电源：24VCDt 10%,250mA 220VAC 可选输出信号：4-20mA线性（流量）显示位数：瞬时 流量5位，累计流量12位应用工业管道中气体质量流量测量烟囱排出的烟气流量（速）测量（CEMS钢铁厂中煤气、空气、氧气、氮气流量测量水泥、卷烟、玻璃厂生产过程中气体流量测量制气行业中空气、氧气、氮

7、气流量测量半导体芯片制作过程中气体流量测量加热通风和空调系统中的气体流量（速）测量矿井下通风或排风系统中流量（速）实时检测匚匸“良尢w彳存导训|导 选型仪表分插入式与管道式，按连接方式和口径大小还可细分，具体如下：HLF-01-A插入式基型HLF-01-B插入式法兰连接型【烟道气流量（速）计】HLF-01-C插入式卡套（3/4“NPT ）连接型HLF-01-D插入式卡套+球阀连接型HLF-01-E插入式密封体+球阀连接型HLF-02-A 管道式（DN40 DN50 DN80 DN100HLF-02-B 管道式（DN20 DN25）HLF-02-C 管道式（DN10 DN15 DN20A DN2

8、5A用户或设计单位选型时必须熟知本手册中的表1和表2中的设置和要求，然后按现场工作条件,对照表1或表2准确填写。如有不清楚之处可以与销售部或公司联系。HCF-01 （插入式）选型表（表1）F2流速范围F3工作压力（MP3示号说明标号说明A010Nm/sA0.1B020Nm/sB0.6C030Nm/sC1.0D040Nm/sD1.6E060Nm/s注：压力大于16MPa请与本公司联系。F090Nm/sG其它（Nm/s）F5供电电源标弓说明F4工作温度范围A24VD.C （标准型）标号说明B220VA.C （可选）A-10C-+100CB-10C-+200CF6传感器或变送器输出信号FtHLQ 0

9、1流量积算仪配置标号说明标号说明A420mA线性（流量）A要B420mA非线性（流量）BC420mA线性（流量、温度）:示号说明示号说明>K卩完BLOA AMD気气NmO天港气FPG'鼠匕炭QHR烟气S它注1:分体式的选项为标号FeB FtA通过流量积算仪显示瞬时流量和累计流量，并且流量积算仪具有4-20mA线性输出电流。注2 : 一体式选项为FsA FtB只有420mA线性输出信号。F8标定方式标号说明A空气标定B:实际介质标定（请与本公司联系）F9防爆要求标号说明A不要求防爆B要求防爆Fi。仪表结构形式连接方式乐号说明说明A一体式（一次与一次仪表合一）A法兰连接B分体式（一次

10、与一次仪表分幵）B卡套连接C卡套+球阀连接D密封体+球阀连接F12支杆长度L （mr）氷t说明Fl3标准状态A300 (DIN示弓-说明B450 (DINA20C ,101.33kPaC600 (DINB0C ,101.33kPaD其(L二DN=)/f L.C其他（）注：DN的尺寸表示仪表插入的管道口径，如果是方形或矩形请注明。举例：HL101 C F1A-F2D- F3B- F4A- IFA民 BIFA IFA- FgAFcBFiBFaA （DN200 - FnA上面的选型表示：采用插入式，卡套安装。测量介质为空气，流速范围为C4CNm/s,工作压力为C.6MPa,工作温度为-10C +1C

11、CC，供电电源为24VDC要显示（瞬时流量和累计流量），用空气标定，无防爆 要求，结构为分体式，采用3 /4”NPT卡套连接方式，支杆长度为3CCmm （现场管道的口径为200mm,流量单位的标准状态为20C, 101.33kPa。HCF-02 （管道式）选型表（表2）标号说明ADN10 (0-16Nnm/h )BDN15 (036NriVh )CDN20A( 065Nm/h )DDN20 (0-110Nn3/h )EDN25A( 0100Nm/h )FDN25 (0-156Nn3/h )GDN40 (0-280Nn3/h )HDN50 (0-500Nn3/h )IDN80 (0-1000Nm

12、/h )JDN100( 0-1750Nm/h )K其它(NnA/h )F2流速范围F3工作压力（MPa标号说明A0.6MPaBI.OMPaC1.6MPaD2.5MPaE4.0MPa注：口径大于100mm的可以选用插入式，若要 管道式，口J与本公司联系。乐t说明标号说明>J氮气BK甲完OLD氢气MmNFO天然气G 一利匕I灰P工QR它IF4工作温度范围F5供电电源示号说明示号说明A-10C -+100CA24VD.C （标准型）B-10C -+200CB220VA.C （可选）F6传感器或变送输出信号FyHCX-01流量积算仪配詈沐号说明示号说明A4-20mA线性A要B4-20mA非线性B

13、不要注1:分体式的选项为标号FeB、FtA。通过流量积算仪显示瞬时流量和累计流量并且流量积算仪具有4-20mA线性输出电流。注2 : 一体式选项为FeA FtB。只有420mA线性输出信号。Fw仪表结构型式示号说明A一体式（一次与一次仪表合一）B分体式（一次与一次仪表分开）冃2标准状态标号说明A20C ,101.33kPaB0C ,101.33kPaC其它（）连接方式注：法乂标准为GB9119或用户约定特殊要求， 法兰规格与压力等级相对应，螺纹采用公制 标准或用户约定的特殊要求。标t说明A法兰连接B螺纹连接1R乐t说明标号说明A芒气示至>BB举例：HLF02AF iBF2H （ DN50

14、-400Nm/h） -F3A-F4A-F5A-F6B-F7A-F8A-F9A-F10B-F11A-F12A上面选型表示测量介质为氮气、管道径为DN50流量范围为0400NnVh、工作压力为0.6MPa,工作温度范围为-10C -+100C，供电电源为24VDC配HCX-01流量积算仪，用空气标定，现场无防爆要求，结构 为分体式'法兰安装'流量单位的标准状态为20C, 101.33kPa 。附录（1）:无须温度、压力补偿，使流量测量大大简化由于热式气体质量流量计是真正的质量流量计，因此测量时无须温、压补偿。而涡街、涡轮、孔板等流量计测出 来的流量是体积流量，由于气体的体积是可以压

15、缩的，在不同的工况压力、温度下其体积是不同的，为了解决此问 题'通常都采用温、压补偿来达到气体质量流量测量目的。在图（2）中，以涡街流量计为例画出二种流量计的框图。显而易见，涡街流量计加上压力、温度变送器才相当与一个热式气体质量流量计。显示仪表mA热式气体质量流量计显示仪表图（2）附录（2）：大的量程比使得微小流量也可以准确的检测对于热式气体质量流量计而言，量程大就意味着管道中很小的流量它都可以检测。例如某用户最大流量为 300NmVh，最小流量要测得INriVh和小于INnVh。这是一般流量计无法做到的，因而它非常适用于商贸核算。从另一方面来说，它也起了检漏作用。在有一定压力的气体管

16、路中，由于阀门、管路连接等因素的影响，难免会 有气体泄漏，尤其当阀门长期使用导致磨损，当尖断阀门时会产生一定泄漏，此泄漏量能够在热式气体质量流量计上反映出来。这样可以提醒用户注意采取措施使泄漏量减至最小，避免了浪费。在我们的实际工作中发现，有的管路泄漏量很大，由于一般仪表反应不出来，而忽视了管理，造成的损 失十分可观。附录（3）:流量单位的说明在选型时用户流量单位往往填写“m/h ”，而我们要求的是“ NTh ”。前者指在实际工况（压力、温度）下的流量，而后者则是标准状态下的流量。下面将它们之间的尖系介绍如下：因为气体在压力升高时体积被压缩、温度升高时体积被膨胀。因此，在不同的压力，温度下体

17、积是不同的。为了 保证流量核算的一致性，气体流量的计量单位都折合到一个统一的标准状态下（如20C, 101.33kPa ）进行计量，这 样供方和需方在积算时避免了度量上的矛盾。那么什么是实际工作状态下的流量，什么是标准状态下的流量呢？实际工作状态下的流量是指流量计安装在管道上那个位置的实际压力、温度下流过去的气体流量，它的单位是用 “ m/h ”（前面没有字母N）来表示的。而标准状态下的流量是将实际工作状态下的流量通过下面公式（2）换算 而来的。Pr TnPn Tt Z f式中Q:标准状态下的流量，单位为”NMh ”Q :实际工作状态下的流量单位为“m/h ”Pf:实际工作状态下的压力单位为k

18、Pa,该压力为绝对压力。绝压二表压+当地大气压(3)PN：标准状态下的压力，是一个常数(101.33kPa )。Tf:实际工作状态下热力学温度K。Tf=TN+t C ( 4)式中tC为实际工作状态下气体的摄氏温度。Tn：标准状态下热力学温度K,也是一个常数，若标准状态温度为20C，则Tn= (273.15+20 )。乙：工作状态下气体压缩系数，一般情况下为1.0。举例：某氧气管路的工作压力(表压)为800kPa,工作温度为30C,工作状态下流量为25mf/h，当地大气压力为101.60kPa，该管路在标准状态(20C,101.33kPa )下的流量Q是多少？按公式(2)计算Q:Pf Tn(80

19、0+101.60 X (273.15+20)3QN=Q =2 X=215.1Nm3/hPn*Ti101.33 X (273.15+30)除了用NTh单位外，用户也可采用质量流量单位kg/h，它等于该气体标准状态下流量与标准状态下密度之乘积。通过上面的叙述，插入式中流速单位用Nm/s表示，其含意也就不难理解了。附录(4):部分气体的流量(速)测量范围参照表气体名称流量范围(相对空气的百分比氮气、二氧化碳、干燥氯气、氮气、氧气100丁烷、乙烷、乙烯、甲烷、天然气、干燥氨气85氨气40氢气2222Nnn/h。说明：如DN20的管道测量空气时为100Nm/h、那么氢气的测量范围则为盃测量点图 HLF-

20、01-A图(5)HLF-02-BDN20, 25图(6)HLF02£DN25A DY20A DN15DN10表250测fi点图(2)HLF-01-B 烟道气流量(速)计标准莖肚兰为DNG53/TNPTME40 50I801002202281245255450450 410410295| 295|240250ISO测fi点潦量枳舜仪HLXP1k外绘尺寸：160X80X125k开孔尺寸：152X76图 HLF-01Y图(4)HLF4)2-A DN40, 50, 80. 100尺寸见表附图A HLF型热式气体质量流量计外形尺寸图前卡程/卡套后卡套/ V=7接头体"口卡套 3/4&

21、quot; NPT3/4”四角塞头卡套球阀基座管道图(3)密封体+卡套HLF-01-E球阀基座管道图(1)卡套ELF-01-C图(2)卡套+球阀HLF-01-D卡套连接结构中、当仪表连同卡套整体 卸出时，可用3/r四角塞头将基座密封!附图B插入式安装方式图图（3）_体式流量输出信号接线图附图C接线图附录气体的物理性质名称分子式分子量密度p./Ckg/m3)20X：101.325kPa理想相对密度G20V? 101.325kPa（空气=1）压缩系数乙2or 101.325kPa比热容比IC2or 101.325kPa沸点Tb/K101.325kPa临界点偏心因子<0温度入/K压力Pe /M

22、Pa密度次/(kg/n?)压缩系数乙空气（干）28.96261.20411.00000.999631.4®78.8132.423. 7663170.312氮N22&01351. 16460.96720.99971.4®77.35126. 2 -3. 3933120. 2900. 039氧0,31.99881.3302 -1.10480. 999$1.39790. 17154.785.043426.20. 2880. 025氮He.4.00260. 16640. 13821.00051.66®4. 2155.190. 22769.90. 301-0. 365

23、氢H22.01590.08380. 06961.00061.412 20. 3832.21.29731.040. 305-0.218氮Ki83.803.48352. 8931.67119. 79209.45.5029090. 2880. 005Xe131.305. 4582 4. 5331.666165. 02289.755.87411050. 2870. 008氛Ne20.1830.839140. 69691.00051.6827. 0944.42. 7264830.311-0. 029Ar39.9481.66051.3790.99931.6887.291150.74.8645350. 29

24、10. 001甲烷CH416.0430. 66690. 55390.99811.315°111.6190.5554. 5998161.550.2880.0115乙烷C2H630. 071.25001.03820. 99201.18®184.6305. 834. 880202.90. 2850. 0908丙烷C,H844.0971.83321.52240.98341. 13 Jj231.05369. 824. 250216.60. 2810. 1454正丁烷C4H1O5& 1242. 41632. 00670.96821. 10 272. 65425.143. 784

25、227.70. 2740. 1928异丁烷C4H.05& 1242.41632. 00671. 11®261.45408.153. 648220.50. 2830. 176正戊烷GHj72. 1512. 99942. 49100.94741.07°309. 25469.693.364237.90. 2620. 2510乙烯GHo28.0541.16600.96860.99401.22 169. 45283.355.0422270. 2760. 0856丙烯420811.74951.45290. 9851.15©225. 45364. 854.611232.

26、70.2750.1477丁烯一 1C4H856.018233261.93730. 9721.11®266. 85419.534.023233.4 10. 2770. 1874顺烯一 2C4H856.0182. 33271.93730. 9691.1214®276. 85433.154. 20198.90. 2720. 202反J烯一 2C4H856.1082. 33271.93730. 9691.1073®274. 05428. 153.99234.70. 2660. 205异丁烯C4H856.1082 33271.93730. 9721.1058®26

27、6. 25417.853.9982340. 2750. 194续表名称分子式分子量密度 p0/(kg/m3) 20X?101.325kPa理想相对密度G2or 101.325kPa （空气=1）压缩系数2or101.325kPa比热容比K20X?101.325kPa沸点Tb/K 101.325kPa粘界点偏心因了3温度Tc /K压力玖 /MPa密度Pc /(kg/m3)压缩系数乙乙烘GH226.0381.0830.89900. 9931.24189.13(升309.156. 2472310. 2700. 190苯C6H678.1143. 24762. 69710. 93261. 101353.

28、 25562. 164. 898302. 10. 2710.210一氧化碳CO28.01061.1650. 96710.99961.39581.65132. 853. 494300.40. 2950. 053二氧化碳CO244.009951.8291.5190. 99461.295194.75(升304. 207. 382468. 10. 2740. 239一氧化氮NO30.00611.24741.0361.4121.45179.156. 482520. 2500. 588二氧化氮NO246.00551.91211.5881.31294. 35431.3510. 13570* 0. 4730. 834一氧化二氮N2O44.01281.83021.5201.