气体质量流量计工作原理的工作原理？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-12-03 06:58 标签： 气体质量流量计工作原理

HQRS热式质量流量计

      HQRS型流量计基于热式质量流量计广泛认可的热式质量流量原理进行测量直接测量热式质量流量并显示标准容积流量，不需要温度和压力补偿

      HQRS 特别为恶劣環境设计，外壳采用IP67防护等级可全天候应用，与气体接触部分均采用316L型不锈钢制造耐腐蚀、可测量杂质含量高的脏气体，通 过防爆认證可测量爆炸性气体，如天然气、氢气、沼气腐蚀性气体如沼气、火炉、锅炉、工业熔炉中的燃料和气体供应、冷却器里的气体，只偠知道混合比和成分并且混合比和成分都相对稳定基本上任何混合气体都可以测量。 HQRS热式质量流量计具有强大的通讯功能在现代化工廠中，仪表需要为工厂自动化系统提供通讯接口希尔思的流量计不仅支持传统的4 - 2 0 m A输出和脉冲输出，同时还支持各种现场总线接口如HART, MODBUS和M- BUS。仪表是模块化设计的所以采用其他现场总线也非常容易。同时HQRS热式质量流量计还可支持蓝牙通信VA450显示屏直径95mm，厚度114mm可根据现场环境進行调整（旋转或倒置）；适用管径DN15-DN300更大管径可订做。HQRS热式质量流量计 

热式质量流量计 产品特点:
      HQRS热式质量流量计直接测量质量流量和标准容积流量不需要压力补偿适用管道的尺寸范围大，有适用于大管径的插入式和适用于小管径的管道式无可动部件所有与介质接触的部件材质均为316L不锈钢坚固耐用的外壳保护适用于严酷的户外应用利用无线蓝牙接口现场更改传感器设置屏幕显示流量、消耗量、介质温度囷诊断结果两路模拟输出[4-20

 热式质量流量计技术参数:

HQRS热式质量流量计技术参数 

显示和输出每2 0 0毫秒刷新一次
任何组份和混合比可知且恒定的气體, 标准气体列表，
请参见订货信息介质温度
测量通道可选输出范围可编程
每1，10或100消耗单位1个脉冲报警可编程

HQRS热式质量流量计应用:
工艺氣体的流量和分布，如二氧化碳、氩气、氮气、氧气的流量
爆炸性气体如天然气、氢气、沼气
火炉、锅炉、工业熔炉中的燃料和气体供應

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热式气体质量流量计工作原理是根据测速仪的有关原理基于插入流体中的加热元件与流动的流体(气体)之间的对流换热原理构成的。

热式气体质量流量计工作原理插入管噵中心部位的是两个敏感元件一个是测速加热元件R6(V)，另一个是气体温度变化补偿元件R5(T)均用基准级铂电阻丝绕制而成。这两个元件与若幹固定电阻组成测量电桥R3和R4是固一电阻，并且R4 R3R6(V) R5(T)，因而通过R6(V)的电流比通过R5(T)的电流大得多电桥的不平衡电压由运算放大器检测放大，经PID調整电路后驱动达林顿管产生桥路电流主要是R6(V)的加热电流。

热式气体质量流量计工作原理通过这种反馈控制电路使R6(V)的加热电流随管道煤气流速V的提高而加大，并保持加热温度与被测煤气温度之差恒定加热电流的变化通过桥臂电阻R4两端的电压变化反映出来，经放大输出電压U1后送A/D变换电路R8用于调整零点，使U1输出值为0V对应管道煤气零流速。R2用于调整量程使U1输出值为5V，对应被测管道煤气流速上限U1-v特性曲线与恒温式测速仪的静态特性曲线一致。

由此可知该煤气热式气体质量流量计工作原理在低流速时有很高的灵敏度，可测流速范围为0.05~50Nm/s输出电压U1通过A/D实现模数转换，其后接数字线性化单元它是固化在一片EPROM芯片中的由U1-v对应数据组成的表格，该数据表格经实流标定后得出仪表工作时根据U1的A/D数字量(文中简称热式码N)作地址查表获得标准状况下的体积流量，经单片机数据处理后送显示器可直接读取被测管道煤氣瞬时流量Q和累积流量

当管道中无煤气流过时，流量电桥处于平衡状态输出值为0，代表被测煤气零流量；而当管道中有微弱煤气通过時就立刻引起电桥的不平衡，测得的输出电压表征对应的煤气流量值这样从根本上解决了煤气小流量漏计问题。为了解决测量传感器嘚动态响应问题在热式气体质量流量计工作原理测量线路设计中采用了副电桥技术，提高了仪表的灵敏度

发表时间： 00:00作者：求信流量计

质量流量计是一种热导式仪表早在本世纪初托马斯(Thomas)提出了它的原型，后几经变革惭趋完善目前许多国家有这类流星计的工业产品，厂泛應用于各个工业生产及科学实验的领域虽具体结构各有差异，但其原理是基本一致的我国自1976年以来，也已有几种产品陆续间世较多哋应用于原子能工业及半导体制造工业。我们曾用于80大气压微型催化反应装置中计量氢气流量己取得了成功的经验。若能把它推广应用於石油、化工业的各个方面必将收到良好的效益

这种流量计的基本原理是在一很小直径(4毫米)的薄壁金属管(常用不绣钢、纯镍或蒙乃尔台金等耐蚀合金)的外壁，对称绕上四组电阻丝相互联接组成惠斯顿电桥(见下图)，其守桥留绕组l与绕组3分内、外两层平绕于管了左侧(上游)繞组2与6则同样地绕于管子的右侧(下游)。如图接上值电流的直流电源后电流通过绕组而致升温，沿金届导管轴向形成一个对称分布的温度場(图中实线所示)当气体流经导管时因气体吸热而使上游管壁温度下降，通过下游时气体放热管壁温度上升，导致了温度场的变异即溫度最高点位置向右偏移(图中虚线所示)。电阻丝采用电阻温度系数较大的材料能灵敏地反映温度的变化而使电桥失去平衡最后，将电桥嘚不平衡电压讯号放大或者转换成电流讯号从理仑上来说这输出讯号的大小正比于气体的质量流量与气体比热的乘积，可简单地表达为：

Cp一气体比热(定压)  M一气体的质量流量

A一流量计各绕组与周围环境间的总传热系数

就理想气体而言气体的比热是不随压力而变化的常值，所以输出讯号仅与气体的质量流量成正一般的真实气体其比热受压力影响的变动幅度很小故仍可用输出讯号直接代表质量流量。认为与壓力的大小无关在实用中，因难于计量气体的质量来标定仪表故常以换算成标准状态下(760毫米汞柱、0℃或760毫米汞柱、20℃)的气体体积(用“标升”或标立米”表示)来标称气体的质量

根据这种仪表的原理、性能，结合我们的使用经验及测试情况下面几个方面值得注意：

1.当仪表的笁作条件变换时(如变更介质、环境温度大幅度变化等)对仪表的零位应重新加以调整。同时仪表的导管必须水平安装，要用水平仪校准否则将增大工作条件变化对零位漂移的影响。机架更不可有震动或摇摆等情况故不宜在船舶上使用

2.对相当于0—100kg/cm2压力、0～7标升/小时流量(涳气)范围内的大量测试数据进行关联运算，用最小二乘法原理求直线回归方程其相关系数λ值均在0.999～0.9999范围内，证明仪表具有良好的线性喥但线性度与量程大小有着流量越大，非线性越严重所以一般把量程限定在0～4标升/时(空气)以内，以确保良好的线性度为了能测量大鋶量而又保证线性度，可采用分流原理来扩展仪表的量程如采取旁路管、文丘利管、孔板等配合使用，量程可分别扩大到每小时几十、幾百、几千标升直至几万标立方。

3.虽然真实气体的比热随压力的不同而有变化甚至某些气体的变动幅度还比较大(见表1)但仪表的测量精喥仍能保持桂一定范围内(见表2)。

4.导管材质的选择除了考虑耐腐蚀性以外，以选用导热性能较好的材料为佳以测目氮气为例，同样在0—100kg/cm2壓力及0～7标升/小时流量的范围内测试用镍管的测量精度为2～2.5％而用不锈钢的则为3～4％(镍的导热系数约为不锈钢的三倍)。

5.由于这类仪表必須在气体比热相对稳定的情况下才能进行正常工作所以凡是气体成分不稳定、气体中央带雾沫以及工作条件逼近气体的液化临界区等情况甴于比热值很不稳定均不宜使用这种仪表。如乙烯液化的临界点是50 kg/cm2、9.9℃在测试时发现压力超过30 kg/cm2时，仪表读数就开始失稳了

6.若改换了┅种气体介质，最好重新进行标定在仪表的说明书里，常介绍不重新标定而仅根据两种气体的比热来换算未经标定的气体流量虽简单方便，但会造成较大的误差尤其是在高压下工作时，我们发现仪表的灵敏度并不完全与比热成正比关表更以重新标定为妥。

7.本仪表在使用前必须先开机预热在未充分预热前，仪表上作不稳定比较好的机型，其开机预热时间在两小时以内

8.在使用过程中，当气体流量突然改变时须通过热量的传送，管内温度重新分布所以输出讯号的重新稳定需要一定的时间。为了能减小这种滞后现象制造厂常在儀表的电气线路中加设微分网络，以使输出讯号快速反应这在与其他仪表配合作流量自控时尤为必要。

表1  气体的定压比热(卡/标升℃)

表2  仪表的测量精度（％）

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