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    熱式質量流量計新手使用指南,可逐步學習和實踐

    更新時間:2025-04-09點擊次數:2708

    ??一、熱式質量流量計概述

    1. 什么是熱式質量流量計??

    熱式質量流量計是利用熱傳導原理測流量的儀表。它是采用恒溫差法對氣體質量流量進行準確測量,具有體積小、數字化程度高、安裝方便,測量準確等優點。其傳感器部分由兩個基準級鉑電阻溫度傳感器組成,采用橋式環路,一個傳感器測量流量溫度,另一個傳感器維持高于流體溫度的恒溫差,可以在高溫和高壓條件下進行流量測量。
    熱式質量流量計的基本結構一般包括測量管、傳感器、信號處理電路和顯示儀表等部分。其主要測量元件是一對熱敏電阻,一只用于加熱,另一只用于測量流體的溫度。當流體通過加熱的熱敏電阻時,會帶走一部分熱量,導致電阻的電阻值變化,從而能夠通過電路計算出流體的質量流量。
    核心特點??:
    無需溫度/壓力補償,直接輸出質量流量。
    無活動部件,可靠性高。
    適用于低流速、小管徑場景。

    ??2. 應用領域??

    燃氣監測(天然氣、氫氣)、壓縮空氣流量測量。
    半導體行業氣體控制、HVAC通風系統。
    污水處理曝氣流量監控。
      

    二、工作原理與結構??

    ??1. 核心原理:熱擴散定律??

    ??加熱與散熱平衡??:
    傳感器包含兩個溫度探頭:一個加熱(RTD),另一個測溫(參考)。
    流體流過時,加熱探頭散熱,溫差與質量流量成正比。
    公式簡化??:
    Q=K⋅ΔT/P(Q:質量流量;K:校準系數;ΔT:溫差;P:加熱功率)

    2. 主要結構組成??

    ??傳感器探頭??:鉑電阻(RTD)或熱電偶。
    變送器??:信號處理、溫度補償、輸出4-20mA/數字信號。
    安裝組件??:插入式法蘭、管道式本體。
    目前產品是利用熱擴散原理測量氣體流量的儀表。傳感器由兩個基準級熱電阻(RTD)組成。一個是速度傳感器RH,一個是測量氣體溫度變化的溫度傳感器RMG。當這兩個RTD置于被測氣體中時,其中傳感器RH被加熱,另一個傳感器RMG用于感應被測氣體溫度。隨著氣體流速的增加,氣流帶走更多熱量,傳感器RH的溫度下降。

    三、熱式質量流量計分類與選型表?

    ??分類維度?? ??類型?? ??特點?? ??適用場景?? ??選型要點??
    ??安裝方式?? ??插入式?? - 直接插入管道,安裝簡便
    - 適用于大管徑(DN50以上)
    - 成本較低
    工業燃氣管道、污水處理曝氣池 - 管徑≥DN50
    - 需預留安裝孔
    - 避免介質含顆粒物(需加過濾器)
      ??管道式?? - 整體式結構,直接連接管道
    - 高精度(±1%讀數)
    - 小管徑(DN15~50)
    實驗室氣體控制、壓縮空氣系統 - 管徑≤DN50
    - 介質潔凈
    - 要求高精度
    ??防爆需求?? ??普通型?? - 標準工業防護等級(IP65)
    - 無防爆認證
    常規車間、通風系統 - 非易燃易爆環境
    - 溫濕度適中
      ??防爆型?? - 符合ATEX/IECEx認證
    - 本質安全設計
    化工、油氣、氫氣輸送 - 危險區域(Zone 1/2)
    - 需防爆證書編號
    ??適用介質?? ??氣體專用?? - 優化氣體流量測量
    - 支持多氣體校準(如空氣、氮氣、天然氣)
    燃氣計量、半導體工藝氣體 - 介質為干燥氣體
    - 避免高濕度(>80%)
      ??液體專用?? - 耐腐蝕材質(如哈氏合金)
    - 低流量靈敏度高
    制藥純水、化學試劑添加 - 介質為低粘度液體(<10cP)
    - 避免氣泡或雜質
    ??信號輸出?? ??模擬信號(4-20mA)?? - 兼容傳統PLC/DCS系統
    - 抗干擾能力強
    工業自動化控制 - 長距離傳輸需求
    - 需配安全柵(防爆場景)
      ??數字信號(RS485/HART)?? - 支持遠程配置與診斷
    - 多參數輸出(流量、溫度、累計量)
    智能工廠、物聯網監控 - 需數字化管理平臺
    - 兼容Modbus/Profibus協議
    ??量程范圍?? ??低量程(0.1-10 Nm³/h)?? - 高靈敏度,分辨率達0.01 Nm³/h 實驗室氣體分析、精密燃燒控制 - 流量波動小
    - 避免超量程使用
      ??高量程(10-500 Nm³/h)?? - 寬量程比(10:1~100:1)
    - 耐高壓(≤16bar)
    工業燃氣總管、空壓機排氣 - 壓力穩定性要求高
    - 需壓力補償功能(可選)

    選型決策樹??

    ??1、介質類型?? → 氣體/液體?
               氣體 → 選擇氣體專用型
               液體 → 選擇液體專用型
    2、管徑大小?? → DN15~50選管道式,DN50以上選插入式
    3、環境要求?? → 危險區域選防爆型,普通區域選標準型
    4、輸出需求?? → 傳統控制選4-20mA,智能系統選數字信號

    ??四、安裝與接線指南??

    ??1. 安裝要求??

    ??位置??:遠離閥門/彎頭(保證10D后5D直管段)。
    方向??:氣體——水平/垂直向上;液體——避免氣泡積聚。

    ??2. 接線步驟??

    電源:24VDC ±10%。輸出信號:4-20mA(兩線制/四線制)。
    接地保護:避免電磁干擾。

    五、操作與標定流程??

    ??1. 使用步驟??

    開機預熱30分鐘。
    零點校準(無流狀態)。
    滿量程校準(通已知流量標準介質)。

    ??2. 參數設置??

    介質類型(空氣、氮氣等)。
    單位切換(kg/h、m³/h)。
    報警閾值設定。

    六、常見問題與維護??

    ??1. 典型故障??

    ??讀數不穩??:介質含雜質(建議加裝過濾器)。
    零點漂移??:傳感器污染(清洗或更換探頭)。
    無信號輸出??:檢查電源/接線是否松動。

    ??2. 維護建議??

    定期校準(每6~12個月)。
    清潔探頭(酒精棉擦拭,禁用硬物刮擦)。
    避免長期超量程使用。
    熱式質量流量計在使用中需要注意的相關事項:
    1、在安裝使用時,當管道上、下游的直管段不夠長時,在彎管后2倍管道直徑處安裝威力巴。因在彎管后的流體剖面較復雜,需將流體系數K做輕微調整,據有關資料表明調整K系數以后,測量精度由原來的1%下降到3%,重復精度由原來的0.1%下降到0.3%。
    2、連續工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能,但在以下情況,威力巴仍需注意防堵:
    ①當引壓管泄漏,探頭高壓區遭到破壞,雜質中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔;
    ②當管道處于停產時,由于分子的布朗運動,顆粒小的雜質有可能進入取壓孔;
    ③系統頻繁開機時,在高壓區形成的瞬間,顆粒小的雜質有可能進入取壓孔,日積月累,就有可能造成探頭的堵塞;
    ④介質中含有大量的焦油、藻類生物,或者含有纖維狀的物質,也有可能造成探頭的堵塞。

    七、與其他流量計對比

     八、總結??

    ??優勢??:直接測質量流量、低維護、小管徑適用。
    局限??:不適用于臟污/高濕度介質。
    推薦場景??:氣體流量監控、實驗室精密測量。
    附錄??(可選):
    術語表??:RTD、滿量程、雷諾數。
    推薦工具??:萬用表、校準器型號。
    ??學習資料??:廠家手冊、ISO標準號。

     

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