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熱式質(zhì)量流量計(jì)新手使用指南,可逐步學(xué)習(xí)和實(shí)踐

更新時(shí)間:2025-04-09點(diǎn)擊次數(shù):2400

??一、熱式質(zhì)量流量計(jì)概述

1. 什么是熱式質(zhì)量流量計(jì)??

熱式質(zhì)量流量計(jì)是利用熱傳導(dǎo)原理測(cè)流量的儀表。它是采用恒溫差法對(duì)氣體質(zhì)量流量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,具有體積小、數(shù)字化程度高、安裝方便,測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。其傳感器部分由兩個(gè)基準(zhǔn)級(jí)鉑電阻溫度傳感器組成,采用橋式環(huán)路,一個(gè)傳感器測(cè)量流量溫度,另一個(gè)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(jìn)行流量測(cè)量。
熱式質(zhì)量流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)一般包括測(cè)量管、傳感器、信號(hào)處理電路和顯示儀表等部分。其主要測(cè)量元件是一對(duì)熱敏電阻,一只用于加熱,另一只用于測(cè)量流體的溫度。當(dāng)流體通過(guò)加熱的熱敏電阻時(shí),會(huì)帶走一部分熱量,導(dǎo)致電阻的電阻值變化,從而能夠通過(guò)電路計(jì)算出流體的質(zhì)量流量。
核心特點(diǎn)??:
無(wú)需溫度/壓力補(bǔ)償,直接輸出質(zhì)量流量。
無(wú)活動(dòng)部件,可靠性高。
適用于低流速、小管徑場(chǎng)景。

??2. 應(yīng)用領(lǐng)域??

燃?xì)獗O(jiān)測(cè)(天然氣、氫氣)、壓縮空氣流量測(cè)量。
半導(dǎo)體行業(yè)氣體控制、HVAC通風(fēng)系統(tǒng)。
污水處理曝氣流量監(jiān)控。
  

二、工作原理與結(jié)構(gòu)??

??1. 核心原理:熱擴(kuò)散定律??

??加熱與散熱平衡??:
傳感器包含兩個(gè)溫度探頭:一個(gè)加熱(RTD),另一個(gè)測(cè)溫(參考)。
流體流過(guò)時(shí),加熱探頭散熱,溫差與質(zhì)量流量成正比。
公式簡(jiǎn)化??:
Q=K⋅ΔT/P(Q:質(zhì)量流量;K:校準(zhǔn)系數(shù);ΔT:溫差;P:加熱功率)

2. 主要結(jié)構(gòu)組成??

??傳感器探頭??:鉑電阻(RTD)或熱電偶。
變送器??:信號(hào)處理、溫度補(bǔ)償、輸出4-20mA/數(shù)字信號(hào)。
安裝組件??:插入式法蘭、管道式本體。
目前產(chǎn)品是利用熱擴(kuò)散原理測(cè)量氣體流量的儀表。傳感器由兩個(gè)基準(zhǔn)級(jí)熱電阻(RTD)組成。一個(gè)是速度傳感器RH,一個(gè)是測(cè)量氣體溫度變化的溫度傳感器RMG。當(dāng)這兩個(gè)RTD置于被測(cè)氣體中時(shí),其中傳感器RH被加熱,另一個(gè)傳感器RMG用于感應(yīng)被測(cè)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(zhì)量流量計(jì)分類與選型表?

??分類維度?? ??類型?? ??特點(diǎn)?? ??適用場(chǎng)景?? ??選型要點(diǎn)??
??安裝方式?? ??插入式?? - 直接插入管道,安裝簡(jiǎn)便
- 適用于大管徑(DN50以上)
- 成本較低
工業(yè)燃?xì)夤艿?、污水處理曝氣?/span> - 管徑≥DN50
- 需預(yù)留安裝孔
- 避免介質(zhì)含顆粒物(需加過(guò)濾器)
  ??管道式?? - 整體式結(jié)構(gòu),直接連接管道
- 高精度(±1%讀數(shù))
- 小管徑(DN15~50)
實(shí)驗(yàn)室氣體控制、壓縮空氣系統(tǒng) - 管徑≤DN50
- 介質(zhì)潔凈
- 要求高精度
??防爆需求?? ??普通型?? - 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)防護(hù)等級(jí)(IP65)
- 無(wú)防爆認(rèn)證
常規(guī)車間、通風(fēng)系統(tǒng) - 非易燃易爆環(huán)境
- 溫濕度適中
  ??防爆型?? - 符合ATEX/IECEx認(rèn)證
- 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)
化工、油氣、氫氣輸送 - 危險(xiǎn)區(qū)域(Zone 1/2)
- 需防爆證書編號(hào)
??適用介質(zhì)?? ??氣體專用?? - 優(yōu)化氣體流量測(cè)量
- 支持多氣體校準(zhǔn)(如空氣、氮?dú)?、天然氣?/span>
燃?xì)庥?jì)量、半導(dǎo)體工藝氣體 - 介質(zhì)為干燥氣體
- 避免高濕度(>80%)
  ??液體專用?? - 耐腐蝕材質(zhì)(如哈氏合金)
- 低流量靈敏度高
制藥純水、化學(xué)試劑添加 - 介質(zhì)為低粘度液體(<10cP)
- 避免氣泡或雜質(zhì)
??信號(hào)輸出?? ??模擬信號(hào)(4-20mA)?? - 兼容傳統(tǒng)PLC/DCS系統(tǒng)
- 抗干擾能力強(qiáng)
工業(yè)自動(dòng)化控制 - 長(zhǎng)距離傳輸需求
- 需配安全柵(防爆場(chǎng)景)
  ??數(shù)字信號(hào)(RS485/HART)?? - 支持遠(yuǎn)程配置與診斷
- 多參數(shù)輸出(流量、溫度、累計(jì)量)
智能工廠、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控 - 需數(shù)字化管理平臺(tái)
- 兼容Modbus/Profibus協(xié)議
??量程范圍?? ??低量程(0.1-10 Nm³/h)?? - 高靈敏度,分辨率達(dá)0.01 Nm³/h 實(shí)驗(yàn)室氣體分析、精密燃燒控制 - 流量波動(dòng)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(yè)燃?xì)饪偣?、空壓機(jī)排氣 - 壓力穩(wěn)定性要求高
- 需壓力補(bǔ)償功能(可選)

選型決策樹??

??1、介質(zhì)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(huán)境要求?? → 危險(xiǎn)區(qū)域選防爆型,普通區(qū)域選標(biāo)準(zhǔn)型
4、輸出需求?? → 傳統(tǒng)控制選4-20mA,智能系統(tǒng)選數(shù)字信號(hào)

??四、安裝與接線指南??

??1. 安裝要求??

??位置??:遠(yuǎn)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(hào):4-20mA(兩線制/四線制)。
接地保護(hù):避免電磁干擾。

五、操作與標(biāo)定流程??

??1. 使用步驟??

開機(jī)預(yù)熱30分鐘。
零點(diǎn)校準(zhǔn)(無(wú)流狀態(tài))。
滿量程校準(zhǔn)(通已知流量標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì))。

??2. 參數(shù)設(shè)置??

介質(zhì)類型(空氣、氮?dú)獾龋?/span>
單位切換(kg/h、m³/h)。
報(bào)警閾值設(shè)定。

六、常見問題與維護(hù)??

??1. 典型故障??

??讀數(shù)不穩(wěn)??:介質(zhì)含雜質(zhì)(建議加裝過(guò)濾器)。
零點(diǎn)漂移??:傳感器污染(清洗或更換探頭)。
無(wú)信號(hào)輸出??:檢查電源/接線是否松動(dòng)。

??2. 維護(hù)建議??

定期校準(zhǔn)(每6~12個(gè)月)。
清潔探頭(酒精棉擦拭,禁用硬物刮擦)。
避免長(zhǎng)期超量程使用。
熱式質(zhì)量流量計(jì)在使用中需要注意的相關(guān)事項(xiàng):
1、在安裝使用時(shí),當(dāng)管道上、下游的直管段不夠長(zhǎng)時(shí),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(fù)雜,需將流體系數(shù)K做輕微調(diào)整,據(jù)有關(guān)資料表明調(diào)整K系數(shù)以后,測(cè)量精度由原來(lái)的1%下降到3%,重復(fù)精度由原來(lái)的0.1%下降到0.3%。
2、連續(xù)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(dāng)引壓管泄漏,探頭高壓區(qū)遭到破壞,雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進(jìn)入取壓孔;
②當(dāng)管道處于停產(chǎn)時(shí),由于分子的布朗運(yùn)動(dòng),顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔;
③系統(tǒng)頻繁開機(jī)時(shí),在高壓區(qū)形成的瞬間,顆粒小的雜質(zhì)有可能進(jìn)入取壓孔,日積月累,就有可能造成探頭的堵塞;
④介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物,或者含有纖維狀的物質(zhì),也有可能造成探頭的堵塞。

七、與其他流量計(jì)對(duì)比

 八、總結(jié)??

??優(yōu)勢(shì)??:直接測(cè)質(zhì)量流量、低維護(hù)、小管徑適用。
局限??:不適用于臟污/高濕度介質(zhì)。
推薦場(chǎng)景??:氣體流量監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量。
附錄??(可選):
術(shù)語(yǔ)表??:RTD、滿量程、雷諾數(shù)。
推薦工具??:萬(wàn)用表、校準(zhǔn)器型號(hào)。
??學(xué)習(xí)資料??:廠家手冊(cè)、ISO標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。

 

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