热式质量流量计如何保养质量流量控制器和仪表的操作原理是热力学。传热部件的导线直接传热到传感器旁路管线的中点。
总流量的预定部分流向通过传感器的旁路管线。在同一管线上,热输入的等距上游和下游是电阻式的温度测量元件。
该控制电路流量信号的设定点和电磁控制阀的位置有特殊要求。当要求信号低于全量程的1%时,控制阀的位置完全封闭。
控制阀可以通过激活阀门覆盖电路。完全开启或关闭。若没有流量,热温度达到每个元件是相等的。
随着流量的增加,流量流动从上部元件T1带走热量,并朝下部元件T2增加。
这两个部件之间出现了增加的温差,这个温差与气体流量或质量流量的比率成正比。
管段是安装先确认管段是法兰安装还是螺纹安装,管段式仪表已在出厂时把传感器装配在专用管段上,用户只需把管段再装配到现场,因此相对现场插入式仪表的安装要简单。
首先按照现场插入式仪表安装的第1部选择安装点。然后按照管段式传感器的尺寸切割管道、安装配对法兰或螺纹。
zui后用螺栓安装管段仪表,安装时要保证仪表的标记方向和介质流体方向同向;
并且显示平面要垂直于水平面,管道轴心线要平行于水平面,误差不能超过±5度。
热式质量流量计可分为:恒温差法流量计和恒功率法流量计。
恒功率法
(温度测量法)是以恒定功率为铂热电阻提供热量,使其加热到高于气体的温度;
流体流动带走铂热电阻表面一部分热量,流量越大,温度降越大,测量随流体流量变化的温度,可以反映气体流量。
有以下两种实现方式:
只对一只铂电阻加热,由热扩散原理测量温差。
原理:与恒温差式流量计的结构类似,在测量管路中同样加入两个金属铂电阻,一个为用于测量被测流体温度的测温电阻,另一个为用于测量被测流体速度的测速电阻。
在加热器上加上一个恒定的功率对测速铂电阻加热,流体在静止时测速铂电阻和测温铂电阻表面温度差ΔT21=TS2-TS1**,随着介质的流动,两个铂电阻表面温度差减小。
流体的流量越大,两只铂电阻的温差越小。
铂电阻连接在惠斯通电桥中,铂电阻的温度不同使铂电阻的电阻呈现不同阻值,从而使电桥不平衡,通过检测电桥的电压差来反应流体流量。
该恒功率式质量流量计存在的问题:
若流体的密度为ρ,流速为μ,加热铂电阻被流体带走的热量为Q,测温铂电阻和测速铂电阻的温度差为 △T21,则有关系式:
Q/ΔT21=k1+k2(ρμ)k3
式中对于组分一定的流体,k1、k2、k3为常数。
在横截当S的管路中,质量流量qm=ρμS。
测量过程中,测速铂电阻被电流I加热,在热平衡状态下,电流的加热功率与测速铂电阻被带走的热量处于平衡状态,即Q=I2RS2。因此质量流量qm与Q/ΔT21成一一对应的关系,可表示为:
qm=f〔I2RS2/ΔT21〕
当加热电流I不变,通过测出流体的温差ΔT21计算流体的质量流量时,忽略了测速铂电阻RS2随温度的变化,会造成误差。
(2)对两只对称的铂电阻进行加热,由热平衡原理计算温度差。
传感器的结构是把两个完全相同的铂电阻对称的固定在热源的两侧,放置在流体中。
采用一个恒流源(恒压源)对热源加热,流体流动使两个铂电阻的温度不同。
铂电阻连接在惠斯通电桥中,铂电阻的温度不同使铂电阻的电阻呈现不同阻值,从而使电桥不平衡,通过检测电桥的电压来反应流体流量。
现从传热学角度对该传感器原理作进一步的分析。假定流体为均匀分布的牛顿型流体,以一维测量为例:
热源R置于传感器基片的中心,在其两边对称地放置两个完全相同的温度检测芯片(薄膜式铂电阻)S1和S2传感器与流体之间的热交换主要通过对流进行,热源与温度检测芯片之间的热交换可通过传导和对流进行。
当流体流速为零,即当流体处于静止状态时,表面附近的流线场及主要由此产生的温度场相对于热源呈对称分布。
由于结构上的对称性,通过基片热传导进行的热交换相对于热源始终是对称的。
此时感温芯片的铂电阻温度满足TS1=TS2,即温差:ΔT21=TS2-TS1=0。
当流体流动时,流体和铂电阻之间主要为对流换热,由于局部对流换热系数的不同,基片表面附近的流线场及相应的温度场相对于中心热源的分布发生变化,导致倾向性的不对称分布。
根据热边界层理论,可知,此时上游温度检测芯片表面冷却速率高于下游芯片表面;
即铂电阻S1的换热系数大于S2是换热系数,所以TS2>TS1,温差温度差:ΔT21=TS2-TS1>0。
且ΔT21的值随流体流速的增大而增大。如果改变流体流向,ΔT21亦相应改变符号。
利用热平衡方程可以计算出因对流引起的芯片表面的温度再分布,获得温度差与流速的关系式。
如何正确选择气体热式质量流量计?下面我们就来了解一下。
有数据证明,在流量计量出现的故障几率上,流量计选型不当占大约70%;
流量计产品质量或其他原因占30%,可见选型对流量计量是多么重要。
热式气体质量流量计用户方特别要注意,自己不要选定某种型号流量计;
除非你是选择做为更换原有的流量计,将这个工作交给卖方,因为他们是专业的。
你只需要提供尽可能完整的工况数据和一些技术要求。
比如流量范围(建议流量单位采用标方),测量的介质,管道的口径,管道的材质,工作压力,工作温度;
是否要求防爆,流量计工作环境温度,信号电源要求,精度等级;
应用在什么工艺上(是过程控制还是贸易计量),测量介质干燥度和洁净度如何。
测量混合气体流量,一定要提供各介质的占比百分比值。
最后提醒一句:现场有条件的话,流量计选择一体化。
如果是分体,由于传输信号线缆是做为测量桥路的一部分,本身是有阻值的,不管做的如何出色;
由于测量探头的电阻值很小,这个线缆的阻值势必影响到电子线路的运算和处理,再加上现场环境的影响,阻值会产生漂移。
如果非要选择分体的,建议这个分体距离选择要越短越好。
如果测量气体是非空气的其他气体介质,建议选择国外有实流标定的热式流量计产品,这个一定要切记。
当然除非您对测量的数据要求低,不在乎偏差多少;
仅仅是看一下流量趋势,还是可以选择那些低端的热式流量计产品。
对于低价倾销的产品,自己多留心。
算算基本的成本看是否是能保障产品质量的流量计产品;
有一个基本的成本是绕不开的,正确选择热式气体质量流量计最关键的是;
要多学习,掌握测量原理和产品的性能,和产品厂家业务人员多做深入交流,明辨各品牌的特点。
才能立足自我,正确选择符合自己要求的热式气体质量流量计产品。