熱式質(zhì)量流量的分類及特點
熱式質(zhì)量流量計的分類 :
1.按流體的檢測元件不同可分為熱分布式和熱消散式[7-8]。利用流體傳遞熱量改變測量管壁的溫度分布,根據(jù)熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)計算流量的熱分布式流量計(Thermal Profile Flowmeter),即量熱式 TMF,以及基于金氏定律(King'S Law)進行流量計算的熱消散式 TMF。
2.按檢測變量不同可分為恒溫差式和恒功率式。恒功率式測量以恒定功率加熱測量傳感器,通過測量溫差的變化來計算流量;恒溫差式通過測量保持加熱元件和被測流體溫度差恒定,通過測量加熱功率的變化計算流量,又稱為恒溫差測量法[9-10]。
3.按傳感器的安裝方式可以分為管道式和插入式。接入管道式具有測量短管構(gòu)造,必須在需要測量的位置截斷管道后再接入檢測元件,熱分布式 TMF 一般采用這種結(jié)構(gòu);插入式是將測量探頭插入被測量管道的 TMF,一般用于中大管徑流體的測量。
4.按測量介質(zhì)可分為氣體和液體。當(dāng)前熱式質(zhì)量流量計主要應(yīng)用于氣體流量的測量,從微小流量到大流量都可使用,部分應(yīng)用于小流量液體的測量。
熱式質(zhì)量流量計的特點 :
1.熱式質(zhì)量流量計的優(yōu)點:
管道式 TMF 可測量低流速(0.02~2m/s)流量;插入式 TMF 更適用于大管徑,可測量中偏高的流速(2~60m/s)。TMF 性能相對可靠,克服了間接測量的缺點,直接測量氣體的質(zhì)量流量[11]。
熱式質(zhì)量流量計的特點有:
(1)廣泛適用于各種管道,從毛細(xì)管到大管徑和方型管等各種管道的測量均可使用,***大可測 9000mm 直徑的管道。
(2)流量測量范圍寬。流速在 0.02m/s~480m/s 范圍內(nèi)均可測量。
(3)適用于混合氣體的測量[12-14]。
(4)量程比寬。量程比可達(dá)到 1000:1,且在測量范圍內(nèi)保持較高的精度。
(5)測量精度和重復(fù)性好。熱式氣體質(zhì)量流量計是中等精度測量儀表,設(shè)計優(yōu)良的產(chǎn)品滿量程誤差在±1%,重復(fù)性則在 0.2%~0.5%滿量程之間[15]。
(6)過載能力強。當(dāng)實際流量高出流量計測量范圍時,不會對流量計造成任何損壞。
(7)測溫范圍和耐壓范圍很寬。測量液體溫度可達(dá) 200℃,氣體溫度可達(dá)850℃,尤其適用于高溫?zé)煹牢矚獾臏y量,耐壓***高可達(dá) 70MPa,無需溫度和壓力補償。特別是在大管徑、低流速、間歇流量、流量變化范圍大、微小流量測量時,具有更大的優(yōu)越性[16]。
(8)耐腐蝕性。與介質(zhì)接觸的部分可由不銹鋼、哈氏合金、蒙乃爾等材質(zhì)構(gòu)成,提高了產(chǎn)品的耐腐蝕的能力。
(9)結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便。
2.熱式質(zhì)量流量計的缺點:
(2)傳感器易產(chǎn)生液體凝結(jié)。由于熱式質(zhì)量流量計的測量信號大小和氣體的冷卻速度有關(guān),因此如果在易產(chǎn)生液體凝結(jié)的管道處安裝熱式質(zhì)量流量計,難免有液滴附著在傳感器上,將會大大的影響測量精度。
(3)混合氣體組分變化的影響。在被測混合氣體組分變化較大時,熱導(dǎo)率、動力粘度和氣體密度變化將會對測量值的計算產(chǎn)生較大誤差。在小流量測量中,
熱式質(zhì)量流量計的應(yīng)用:
(1)在石油化工行業(yè)與天然氣中主要應(yīng)用場合是:能量交換;填井氣回收; 燃?xì)庥嬃?;氣體質(zhì)量分析;泄漏氣測試;天然氣測量;火炬氣的監(jiān)控。產(chǎn)品的優(yōu)點是寬量程比,傳感器不易堵塞,可在線插拔清洗,適用氣體廣泛。
(2)在電力行業(yè)中主要的應(yīng)用場合是鍋爐一次風(fēng)、二次風(fēng)以及磨煤風(fēng)的風(fēng)量測量,產(chǎn)品的優(yōu)點是安裝簡便,無直管段要求,壓力損失低,不需要溫度壓力補償,可以在苛刻的條件下使用(如:空氣中含有粉塵、顆粒、磨損嚴(yán)重、低壓力等)。
(3)在冶金行業(yè)中的主要應(yīng)用場合是高爐煤氣、焦?fàn)t媒氣的測量,鋼鐵廠加氣測量;煉鐵廠高爐煤氣的測量;焦化廠焦?fàn)t煤氣的測量;軋鋼廠加熱爐燃?xì)猓ǜ郀t煤氣、焦化煤氣、天然氣等)的測量控制;熱處理淬火爐等的氫、氧、氮等氣體的控制。產(chǎn)品的優(yōu)點是按照實際介質(zhì)組份進行標(biāo)定,可以對組份變化進行修正,可以在線清洗傳感器,插入的長度可以隨意調(diào)整。
(4)在電子行業(yè)中的主要應(yīng)用是高純度氣體質(zhì)量流量的測量,產(chǎn)品的優(yōu)點是不需要壓力溫度補償,直接進行質(zhì)量流量的測量,傳感器探頭經(jīng)過高度拋光,
(5)在供暖通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)品的優(yōu)點為反應(yīng)靈敏、運行可靠、對安裝的直管段沒有要求。
(6)在水處理行業(yè)中的主要應(yīng)用是測量曝氣池的空氣流量,產(chǎn)品的優(yōu)點是耐塵、耐臟,真正的無壓降,現(xiàn)場安裝方便。
(7)在食品行業(yè)中的主要應(yīng)用場合是向反應(yīng)器通入適量氣體,加工操作中新鮮空氣的加入;啤酒廠中的二氧化碳處理;瓶子消毒器中的熱空氣的流量;熱氧化過程中氣體流量測量;通風(fēng)系統(tǒng);鍋爐進氣﹑廢氣﹑過程控制。
(8)公用工程-電﹑氣﹑ 水處理的監(jiān)控:管道的氣體;通用系統(tǒng);沼氣;煤氣;天然氣;液化氣;鍋爐預(yù)熱空氣。
(9)環(huán)保:沼氣利用過程中的氣體測量;氯氣處理過程中氯氣氣體測量;污水處理過程中曝氣池的氣體測量;煙筒煙道排氣監(jiān)測 SO2 和 NOX 的排放。
(10)其他行業(yè) 工廠壓縮空氣測量;煤粉燃燒過程粉/氣配比控制燃料;水泥工業(yè)豎式磨粉機排放熱氣流量控制[20-22]。