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热式质量流量的分类及特点


文章日期:2017-08-03|阅读数:


热式质量流量计的分类 :
 1.按流体的检测元件不同可分为热分布式和热消散式[7-8]。利用流体传递热量改变测量管壁的温度分布,根据热传导分布效应计算流量的热分布式流量计(Thermal  Profile  Flowmeter),即量热式 TMF,以及基于金氏定律(King'S  Law)进行流量计算的热消散式 TMF。 

2.按检测变量不同可分为恒温差式和恒功率式。恒功率式测量以恒定功率加热测量传感器,通过测量温差的变化来计算流量;恒温差式通过测量保持加热元件和被测流体温度差恒定,通过测量加热功率的变化计算流量,又称为恒温差测量法[9-10]。 

热式质量流量的分类及特点
3.按传感器的安装方式可以分为管道式和插入式。接入管道式具有测量短管构造,必须在需要测量的位置截断管道后再接入检测元件,热分布式 TMF 一般采用这种结构;插入式是将测量探头插入被测量管道的 TMF,一般用于中大管径流体的测量。 

4.按测量介质可分为气体和液体。当前热式质量流量计主要应用于气体流量的测量,从微小流量到大流量都可使用,部分应用于小流量液体的测量。 

热式质量流量计的特点 :
1.热式质量流量计的优点:
  管道式 TMF 可测量低流速(0.02~2m/s)流量;插入式 TMF 更适用于大管径,可测量中偏高的流速(2~60m/s)。TMF 性能相对可靠,克服了间接测量的缺点,直接测量气体的质量流量[11]。 

热式质量流量计的特点有: 
(1)广泛适用于各种管道,从毛细管到大管径和方型管等各种管道的测量均可使用,***大可测 9000mm 直径的管道。
(2)流量测量范围宽。流速在 0.02m/s~480m/s 范围内均可测量。
(3)适用于混合气体的测量[12-14]。
(4)量程比宽。量程比可达到 1000:1,且在测量范围内保持较高的精度。
(5)测量精度和重复性好。热式气体质量流量计是中等精度测量仪表,设计优良的产品满量程误差在±1%,重复性则在 0.2%~0.5%满量程之间[15]。
(6)过载能力强。当实际流量高出流量计测量范围时,不会对流量计造成任何损坏。
(7)测温范围和耐压范围很宽。测量液体温度可达 200℃,气体温度可达850℃,尤其适用于高温烟道尾气的测量,耐压***高可达 70MPa,无需温度和压力补偿。特别是在大管径、低流速、间歇流量、流量变化范围大、微小流量测量时,具有更大的优越性[16]。
(8)耐腐蚀性。与介质接触的部分可由不锈钢、哈氏合金、蒙乃尔等材质构成,提高了产品的耐腐蚀的能力。
(9)结构简单,安装方便。 

热式质量流量的分类及特点
2.热式质量流量计的缺点: 
(1)响应速度慢。由于热式质量流量计的传感器一般采用换热原理,温度达到稳定的时间相对较长,因此响应时间一般在 2~5s,较快者为 0.5s。有些热式产品长达十几秒甚至几十秒。
(2)传感器易产生液体凝结。由于热式质量流量计的测量信号大小和气体的冷却速度有关,因此如果在易产生液体凝结的管道处安装热式质量流量计,难免有液滴附着在传感器上,将会大大的影响测量精度。
(3)混合气体组分变化的影响。在被测混合气体组分变化较大时,热导率、动力粘度和气体密度变化将会对测量值的计算产生较大误差。在小流量测量中,
加热金属传感器会给被测气体带来相当热量,影响温度补偿的精度[19]。 


热式质量流量计的应用:
当前,热式气体质量流量计主要用于气体的测量,只有小部分用于微小液体的流量测量。流量计量广泛应用于石油化工行业、电力行业、冶金行业、电子行业、供暖通风和空调系统、水处理行业及食品行业之中。
(1)在石油化工行业与天然气中主要应用场合是:能量交换;填井气回收; 燃气计量;气体质量分析;泄漏气测试;天然气测量;火炬气的监控。产品的优点是宽量程比,传感器不易堵塞,可在线插拔清洗,适用气体广泛。
(2)在电力行业中主要的应用场合是锅炉一次风、二次风以及磨煤风的风量测量,产品的优点是安装简便,无直管段要求,压力损失低,不需要温度压力补偿,可以在苛刻的条件下使用(如:空气中含有粉尘、颗粒、磨损严重、低压力等)。
(3)在冶金行业中的主要应用场合是高炉煤气、焦炉媒气的测量,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、氮等气体的控制。产品的优点是按照实际介质组份进行标定,可以对组份变化进行修正,可以在线清洗传感器,插入的长度可以随意调整。
(4)在电子行业中的主要应用是高纯度气体质量流量的测量,产品的优点是不需要压力温度补偿,直接进行质量流量的测量,传感器探头经过高度抛光,
可用于贸易结算。
(5)在供暖通风和空调系统中产品的优点为反应灵敏、运行可靠、对安装的直管段没有要求。
(6)在水处理行业中的主要应用是测量曝气池的空气流量,产品的优点是耐尘、耐脏,真正的无压降,现场安装方便。
(7)在食品行业中的主要应用场合是向反应器通入适量气体,加工操作中新鲜空气的加入;啤酒厂中的二氧化碳处理;瓶子消毒器中的热空气的流量;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。
(8)公用工程-电﹑气﹑ 水处理的监控:管道的气体;通用系统;沼气;煤气;天然气;液化气;锅炉预热空气。
(9)环保:沼气利用过程中的气体测量;氯气处理过程中氯气气体测量;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 的排放。
(10)其他行业    工厂压缩空气测量;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[20-22]。 


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