熱式氣體質量流量計選型工作測量原理
流量傳感器上有一個流量探頭和一個溫度探頭，分別用來測量氣體的質量流量與溫度。其探頭示意圖如圖 2-1 所示。
圖 2-1 熱式氣體質量流量計的探頭示意圖
本文所研制的浸入式熱式氣體流量計是利用熱消散效應的金氏定律（King’s Law），電路提供給流量探頭的電功率等于管道內氣體對流所帶走的熱量，其表達式為： 
若保持通過探頭的電流 I0不變，則可根據(jù)溫差 T0-T1的大小，得到質量流量 qm，基于此原理的流量計為恒功率式熱式氣體質量流量計。
若保持溫差 T0-T1不變，則可根據(jù)流經(jīng)流量探頭的電流 I0的大小，測量出質量流量，基于此原理的流量計稱為恒溫差式熱式氣體質量流量計。 若保持流量探頭表面的溫度 T0不變，則根據(jù)流經(jīng)探頭的電流 I0的大小，測量出質量流量，基于此原理的流量計稱為恒溫型熱式氣體質量流量計。由于氣體本身的溫度對流量也會產(chǎn)生影響，需要進行溫度補償。 恒溫差式熱式氣體質量流量計和恒溫型熱式氣體質量流量計響應速度快，精度高，應用廣泛。本課題對恒溫差式熱式氣體質量流量計和恒溫型熱式氣體質量流量計分別進行研究。
熱式氣體質量流量計的功能：
(1) 流量傳感器探頭產(chǎn)生兩路信號，流量轉換器通過對這兩路信號進行調理變換，再利用單片機對這信號進行 A/D 轉換；
(2) 通過 A/D 轉換利用單片機實現(xiàn)實時溫度、實時流量和累計流量的運算與數(shù)據(jù)傳輸；
(3) 根據(jù)所得到的實時流量，在設定的滿量程范圍內對應輸出 4~20m A 電流，實現(xiàn)流量的工業(yè)控制；
(4) 具有 RS-485 通訊接口與計算機進行數(shù)據(jù)通信，根據(jù)實際工況條件，通過計算機直接設定和讀取流量計需要的流量參數(shù)。恒溫差式熱式氣體質量流量計的流量參數(shù)為氣體管道直徑、被測氣體的流速零點、***小流速、介質系數(shù)和流量滿程、儀器地址和液晶顯示方式共 7 項，恒溫型熱式氣體質量流量計的流量參數(shù)為被測氣體的風溫滿程、風溫零點、流速零點、***小流速和介質系數(shù)，氣體管道直徑，流量計的探頭系數(shù)和儀器地址、被測氣體的流量滿程共 9 項。其功能和計算表達式如表 2-1所示。 
表 2-1 流量計的流量參數(shù)功能表
如圖 2-2 所示為恒溫差式熱式氣體質量流量計和恒溫型熱式氣體質量流量計的總體技術規(guī)劃圖。整個流量計系統(tǒng)由流量傳感器和流量轉換器組成，流量傳感器包括流量探頭和溫度探頭，流量轉換器由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。 
圖 2-2 流量計系統(tǒng)的總體技術規(guī)劃圖
該恒溫差式和恒溫型熱式氣體質量流量計的主要技術指標如下：
(1) 測量介質：非腐蝕性氣體；
(2) 適用管道直徑：φ50~φ2000mm；
(3) 測量流速范圍：0~50m/s；
(4) 環(huán)境溫度：-40~70℃；
(5) 介質溫度：-40~70℃；
(6) 保存溫度：-40~70℃；
(7) 工作濕度：0~90% RH；
(8) 輸出信號：4~20m A，負載阻抗<250Ω；
(9) 通訊接口：RS-485 通訊接口；
(10) 供電電壓：24VDC；
(11) 測量量程可設定。
熱式氣體質量流量計的硬件系統(tǒng)：
本文所設計的流量計由流量傳感器和流量轉換器組成。根據(jù)流量計所選用測量探頭的特點和理論推導，設計流量信號和溫度信號的調理電路，并通過實驗結果分析和總結兩種流量計的測量方法的可行性和可靠性。
兩流量計的硬件系統(tǒng)主要包括對流量探頭和溫度探頭的信號調理 A/D 采樣電路、基于單片機的外圍電路、RS-485 通訊接口電路和電源電路。A/D 采樣電路主要是對流量傳感器輸出的溫度信號和流量信號進行調理轉換?；趩纹瑱C的外圍電路主要設計單片機與外圍器件時間的接口電路設計，我們選用了 C8051F410 單片機，其自帶了 12 位的 ADC 和 12 位的 DAC。通訊模塊是利用 C8051F410 自帶 UART 串口通信模塊通過 RS-485 接口直接與上位機進行通訊，通過制定合理的通信協(xié)議，上位機可以直接對流量計的參數(shù)進行設定，并直接在上位機上顯示實時流量、實時流速、實時溫度和累計流量值。
對于恒溫差式熱式氣體質量流量計，其流量探頭和溫度探頭分別采用鉑電阻Pt20 和 Pt1000 作為測量元件，設計電路使鉑電阻 Pt20 比 Pt1000 恒定高出 100℃，根據(jù)探頭特點，設計流量測量電路的采樣電路、4~20m A 電流的輸出電路和串行通訊RS-485 接口、微控制器的調試下載接口和液晶顯示接口電路。
對于恒溫型熱式氣體質量流量計，其流量傳感器采用 CMOS 工藝制作半導體熱探頭，使其表面恒定在 105℃，采用 AD590 傳感器作為溫度探頭，然后根據(jù)探頭的特點，設計了氣體流量測量電路的采樣電路、4~20m A 電流的輸出電路和串行通訊RS-485 接口、微控制器的調試下載接口。該流量計結構堅固、耐沖擊、耐腐蝕、穩(wěn)定性好。
熱式氣體質量流量計的軟件系統(tǒng)：
圖 3-1 流量傳感器測量電路圖
熱式氣體質量流量計價格：
| 價格 |
¥ 180.00 ~10000.00
|
| 起批量 | ≥1 臺 |
熱式氣體質量流量計規(guī)格型號：
| 加工定制 | 是 | 品牌 | HY/華云 | 型號 | GMF2000 |
| 類型 | 質量流量計 | 測量范圍 | 0.03~282000N（m3/h） | 精度等級 | 1.0 |
| 公稱通徑 | DN10,15,20,32,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300（mm） | 適用介質 | 空氣,壓縮空氣,氧氣、氮氣、氫氣、氯氣及多組分氣體,天然氣，液化氣，火炬氣 | 工作壓力 | 4.0（MPa） |
| 工作溫度 | -40~+220（℃） | 規(guī)格 | DN10mm(管道式法蘭),DN15mm(管道式法蘭),DN20mm(管道式法蘭),DN25mm(管道式法蘭),DN32mm(管道式法蘭),DN40mm(管道式法蘭),DN50mm(管道式法蘭),DN65mm(管道式法蘭),DN80mm(管道式法蘭),DN100mm(管道式法蘭),DN125mm(管道式法蘭),DN150mm(管道式法蘭),DN200mm(管道式法蘭),DN250mm(管道式法蘭),DN300mm(管道式法蘭),DN65mm(球閥插入式),DN80mm(球閥插入式),DN100mm(球閥插入式),DN125mm(球閥插入式),DN150mm(球閥插入式),DN200mm(球閥插入式),DN250mm(球閥插入式),DN300mm(球閥插入式),DN350mm(球閥插入式),DN400mm(球閥插入式),DN450mm(球閥插入式),DN500mm(球閥插入式),DN600mm(球閥插入式),DN700mm(球閥插入式),DN800mm(球閥插入式),DN900mm(球閥插入式),DN1000mm(球閥插入式),超過1000mm每增加100mm加價,防爆型加價,帶RS485通訊加價,帶HART協(xié)議加價,其他要求咨詢客服 |
一、產(chǎn)品簡介
GMF2000熱式氣體質量流量計根據(jù)熱效應的金氏定律,加熱功率P、溫度差△T(TRH-TRMG)與質量流量Q有確定的數(shù)學關系式。P/△T=K1+K2 f(Q)K3 K1、K2、K3是與氣體物理性質有關的常數(shù)。
GMF2000熱式氣體質量流量計獨特的溫度差測量方式克服了采用恒溫差原理的熱式氣體質量流量計測量煤氣流量時因煤氣中含水、油和雜質而造成的很大的零點漂移，導致無法測量的弊端。
GMF2000熱式氣體質量流量計也可以用于測量濕氣體的質量流量，如礦井下瓦斯抽放、送風，排風系統(tǒng)中的風量（速）的實時檢測。
二、產(chǎn)品特點
1、真正的質量流量計，對氣體流量測量無需溫度和壓力補償，測量方便、準確?？傻玫綒怏w的質量流量或者標準體積流量。
2、寬量程比，可測量流速高至100Nm/s底至0.5Nm/s的氣體，可以用于氣體檢漏。
3、抗震性能好使用壽命長。傳感器無活動部件和壓力傳感部件，不受震動對測量精度的影響。
4、安裝維修簡便。在現(xiàn)場條件允許的情況下，可以實現(xiàn)不停產(chǎn)安裝和維護。（需要特殊定制）
5、數(shù)字化設計。整體數(shù)字化電路測量，測量準確、維修方便。
6、采用RS-485通訊，或HART通訊，可以實現(xiàn)工廠自動化、集成化。
7、AC220V、DC24V雙供電
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