热式质量流量计

一、概述公共工程——电、气、水处理的监控管道气体；通用系统；沼气；煤气；天然气；液化气；锅炉余热空气化工行业烟气循环监测；采样系统气体流量计量；引风机气体流量计量；化肥厂氨气测量；电池工厂各种气体的测量环保项目沼气利用过程中的气体测量；氯气处理过程中的气体测量；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。电力和能源燃料系统气体分配过程中气体的测量；锅炉及辅机系统中各种气体的测量；燃气炉气体的测量；电厂高炉一次风、二次风的测量石油和天然气能量交换；填井气回收；燃气计量；气体质量分析；泄漏气监测；天然气计量；火炬气监控纸浆与造纸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的测量冶金钢铁厂加气测量；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、氮等气体的测量控制食品及医药加工操作中新鲜空气的加入；啤酒厂的二氧化碳处理；瓶子消毒器中热空气的流量；热氧化过程中气体流量测量；通风系统；锅炉进气、废气、过程控制其他行业工厂压缩空气的测量；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典型应用1二、工作原理热式气体质量流量计基于热扩散原理，即利用流体流过发热物体时，发热物体的热量散失多少与流体的流量成一定的比例关系。具体来说，流量计的传感器有两只标准及的RTD，一直用来做热源，一直用来测量流体温度，流体流过时，热源的热量损失与流量的大小成非线性关系，热式气体质量流量计就可以把这种关系转换成测量流量信号的线性输出。利用热扩散原理制造的流量计有两种设计方法，基于共同的模型，如图一：其中，P——耗散功率ΔT——两个传感器间的温度差D——与实际流动有关的常数E——与测量气体的热性能有关的系数qm——质量流量k——指数系数温度传感器（RTD）分别置于气流中两金属细管内，一热电阻测得气流温度T；另一细管经功率恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度，气体静止时Tv最高，随着质量流速ρU增加，气流带走更多热量，温度下降，测得温度差ΔT=Tv-T.这种方法称作“温度差测量法”或“温度测量法”。若保持ΔT恒定，控制加热功率随着流量增加而增加功率，这种方法称作“功率消耗测量法”。

系列热式气体质量流量计采用“功率消耗测量法”。2三、技术性能3四、外形尺寸五、选型指南热式气体质量流量计标准外形尺寸如图二所示，部分尺寸可根据现场要求订制。5.1量程与通径的选择1、查表法：表一：空气质量流量范围选择表；表二：四种常用气体的标定流量范围选择表；表三：常用气体流量上限值。为了检定和使用方便，仪表出厂时对量程要进行标定和检查。量程上限值，将在标牌和检定证书中体现2、量程上下限的确定：（1）下限的确定：因为热式气体质量流量计对低流速敏感，最低可测量0.05m/s流速，所以在选型中不需考虑下限；（2）上限的确定：主要由工艺流程设计值确定，一般仪表上限高于设计上限20%左右，以提高容错率；（3）混合气体量程：对于混合气体，用户应给出标方密度和摩尔比值（各种成分占总量的百分比），然后由厂家确定量程。一般采用空气或氮气标定，然后通过仪表转换系数修正；3、声明：量程选择上限受到设备条件限制，高上限采购前请与厂家确定技术明细。4表一空气质量流量范围表二几种常用气体流量范围上限表表中单位为标方Nm3/h，相应流速为34m/s，实际应用时流速可以扩展到50m/s。表三常用气体量程上限（Nm3/h）（下表可以扩展）标准状态：温度为0℃，压力为1.01325×105Pa绝压。注：流量现实的单位可选kg/h、t/h或Nm3/h、Nkm3/h55.2安装方式选择1、建议：管径≤Ø100时，选择管道式安装；管径＞Ø100时，选择插入式安装。2、如果现场管道已安装好，有没有安装法兰，只能选择插入安装方式时，可在订购时与厂家说明。5.3结构类型选择1、一体型结构，即传感器、变送器、显示部分为一体，供电为220VAC或24VDC。显示部分相当于一台流量积算仪，显示瞬时流量和累积流量，设置报警点和输出4~20mA线性信号。2、分体型结构，即传感器、变送器和显示部分分离，显示部分为一台独立的只能流量积算仪，显示瞬时和累计流量，设置报警点和输出4~20mA线性信号。两部分通过三根线连接，故变送器为三线制。5.4仪表输出类型选择1、线性输出一体型结构输出的模拟信号是标准4~20mA线性信号，在分体型结构中从变送器单元输出的4~20mA信号，线性较差，只有再从流量积算仪输出的信号才是准线性4~20mA信号。2、从流量积算仪再输出的4~20mA，可以人为设定整个流量范围的一段。例如：某流量计量程为0~5000Nm3/h，输出4~20mA线性信号，可以设定0~3000Nm3/h，100~1500Nm3/h…输出4~20mA。3、小信号切除：对某些用户来讲，需要小信号切除，以保证没有流量时显示为0或不计量。4、输出滤波：气体在管道中流动，由于各种原因总是有些扰动，表现为输出数字显示跳动，增大积算仪中滤波系数，可以使跳动减小，有利观察。5、通讯接口：用户需要通讯接口时，请在订货时说明。注：上述所有项目都是产品必须具备的性能，只有流量积算仪输出4~20mA信号，通讯接口和报警点数量为选项。6工业场所，出了标方和质量流量为常用单位，为了方便还采用下表中的单位：5.5计量单位及流量换算表1、一般选择质量流量单位，即kg/h；选择标方单位，即Nm3/h。为了比较，需要把工况体积单位m3/h换算成Nm3/h。2、当流量很大时，选择t/h或Nm3/h；当流量很小时，选择标准毫升/分即ml/min，符号SCCM；选择标准升/分即L/min，符号SLM；标准立方米/分即SM3/min。表四常用流量单位7六、安装结构6.1安装位置及对管道的要求1、选取合理的安装位置，避免弯头、阀门、变径等产生流体流型剖面发生变化的组件。一般要求有一个较长的上下直管道，前直管段长大于10D，后直管段长大于5D。遇到特殊情况，请参照以下安装图标选取最理想的安装位置，保证传感器的前后直管段距离，获得最理想的测量效果。2、现场满足不了直管段要求时，可以串接气体整流器，以便大幅度降低对直管段要求。3、在直管段很短，有弯头及阀组等工况，采用热式气体质量流量计，需要一些实际经验具体问题具体解决，请在订货时共同探讨。图三热式气体质量流量计安装图表五热式气体质量流量计安装直管段86.2插入式安装1、插入深度气体在管道中流动，管道中个点的流速是不同的，而且差别很大，一般在管道壁附近流速慢，管道中心流速最快。热式气体质量流量计实际上是气体流动速度传感器，流量等于管道截面积和流速的乘积，即其中，S——管道截面积R——圆形管道半径a、b——方形管道截面边长V——气体流速Q——质量流量热式气体质量流量计测量的是管道中一点的气体流速，测量流量时这一点流速应取整个管道的平均流速点，这样才能使用以上公式计算流量，所以现场安装时，一定要把传感器查到平均流速点处。2、根据设计标准，系列热式气体质量流量计规定：在直管段较长或管径＞Ø250时，传感器插入管道内径的¼处在直管段较短或管径≤Ø250时，传感器插入管道内径的½处3、插入拔出方法：（1）在官道上开Ø20孔，然后焊接¾”对丝底座在该孔上,底座由厂家提供。（2）在管道中如有流动气体，总是希望不因为传感器的插入和拔出将气体引出，为此厂家提供球阀密封装置，方便检修维护。Q=SVS圆=πR2S方=ab6.3管道式安装管道式安装条件痛插入式安装条件。法兰尺寸H（T）44-76-91PN=1MPa表六法兰尺寸96.4电缆的安装1、大多数场所，可以采用双绞线供电2、如果采用屏蔽电缆引线，可以采用3×33/0.2的RVVP屏蔽电缆，也可以采用其它屏蔽电缆，只要芯线不要过细皆能使用，芯线直径一般为Ø0.5。3、电缆从仪表引出孔引出时，一定要往下弯曲，防止水顺着电缆进入仪表内。4、使用防爆仪表，应采用防爆软管连接，电缆外径和电缆的引出口密封套内径配套，为此厂家提供一套密封垫。七、电气连接7.1一体型结构的接线方法出厂时仪表的接线端子已引出，如图四。注：（1）仪表外壳与内部电路不连接，可以接地；