热式质量流量计分析

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”。
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。
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
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：
表四 常用流量单位
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。
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：
系列热式气体质量流量计采用“功率消耗测量法” 。
三、技术性能
四、外形尺寸
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。
五、选型指南
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
热式质量流量计分析
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。
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。
5.5计量单位及流量换算表
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 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。
6.2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
5.2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。
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。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu径
a、b——方形管道截面边长 V——气体流速 Q——质量流量
Q=SV S圆=πR2 S方=ab
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。
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。
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/h
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。