熱式氣體質量流量計選用考慮要點

發(fā)布時間：2020-07-10 14:35

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熱式氣體質量流量計（TMF）目前絕大部分用于測量氣體，只有少量用于測量微小液體流量。熱分布式儀表使用口徑和流量均較小，較多應用于半導工業(yè)外延擴散、石油化工微型反應裝置、鍍膜工藝、光導纖維制造、熱處理淬火爐等各種場所的氫、氧、氨、燃氣等氣體流量控制，以及固體致冷中固體氬蒸發(fā)等累積量和閥門制造中泄漏量的測量等。在氣體色譜儀和氣體分析儀等分析儀器上，用于監(jiān)控取樣氣體量。分流型熱分布式儀表應用于30~50mm以上管徑時，通常在主流管道上裝孔板等節(jié)流裝置或均速管，分流部分氣體到流量傳感器進行測量。

冷卻效應的插入式TMF國外近10年在環(huán)境保護和流程工業(yè)中應用發(fā)展迅速，例如：水泥工業(yè)豎式磨粉機排放熱氣流量控制，煤粉燃燒過程粉/氣配比控制，污水處理發(fā)生的氣體流量測量，燃料電池工廠各種氣體流量測量等等。大管道用還有徑向分段排列多組檢測元件組成的插入檢測桿，應用于鍋爐進風量控制以及煙囪煙道排氣監(jiān)測SO2和NOX排放總量。

液體微小流量TMF應用于化學、石油化工、食品等流程工業(yè)實驗性裝置，如液化氣流量測量，注入過程中控制流量；高壓泵流量控制的反饋量；藥液配比系統(tǒng)定流量配比控制；直接液化氣液態(tài)計量后氣化，供給工業(yè)流程或商業(yè)銷售。還有在色譜分析等儀器上用作定量液取樣控制以及用于動物實驗*液流量測量。還未見到液體微小流量TMF國內定型產(chǎn)品。

一、儀表性能考慮

（1）流量范圍、流速和范圍度

TMF的流量應以單位時間流過的質量來表示，但測量氣體時習慣上亦常以計算到標準狀態(tài)下單位時間流過的體積表示。流速亦以標準狀態(tài)下單位時間流過距離的長度表示。與其他流量計相比，TMF適用于低流速范圍，特別是小口徑熱分布式；帶測量短管浸入檢測桿式可選上限（滿度）流速范圍較寬，上限范圍度（**上限流量/最小上限流量）在10~30（TH1200型）和60~80(TH1300型)之間。

插入式TMF的上限流速選擇范圍較寬，可在0.5~100m/s,但較多用于3~60m/s之間，視儀表結構設計而異。插入式TMF適用于低流速煙道氣測量。

液體用TMF的上限流量很小，國外現(xiàn)有產(chǎn)品上限流量范圍在10－1~102g/min數(shù)量級之間；流量范圍度在10:1~50:1之間。

（2）精確度和重復性

TMF具有中等測量精確度。熱分布式的基本誤差通常在±（2~2.5）%FS之間。國外設計優(yōu)良的產(chǎn)品則有較高精確度，基本誤差為±1%FS，重復性則在0.2%~0.5%FS之間。帶測量短管浸入式的基本誤差相仿，亦在±（2~2.5）%之間，設計優(yōu)良的產(chǎn)品可達±2%R。插入式除儀表本身基本誤差外，還應加上流速分布系數(shù)變化影響等，單點測量影響較大，多點或多檢測桿則影響較小，合計約在±（2.5~5）%FS之間。插入式儀表檢測的點數(shù)視流通面積和流動狀況而定，有制造廠在正常流速分布流動狀況下，推薦檢測點數(shù)為：；圓管直徑在200mm以下為單位單點，200~300mm為雙點，350~700mm為3~4點，750~1200為5點，1250mm以上為6點。矩形管面積0.05m2以下為單點，0.1~0.2m2為2~4點，0.2~2.5mm2為4~12點，2.5m2以上為12~20為點。

（3）響應性

在流量儀表中TMF的響應時間是比較長的，時間常數(shù)一般為2~5s，響應較快者為0.5s，有些型號長達數(shù)秒、十幾秒甚至幾十秒者。若應用于控制系統(tǒng)不能選用響應時間長的儀表。

（4）流體溫度，環(huán)境溫度和環(huán)境溫度影響量

流體使用溫度一般為0~500C，范圍較寬者為─10~1200C，應用于窯爐或煙道的高溫高粉塵型則可高達5500C。加熱熱源溫度高于氣體數(shù)十度（K）。

測量氣體時流體溫度變化，不像體積流量儀表那樣氣體體積變化改變所測（體積）流量，并不影響質量流量，然而如前文所述若溫度變化過大，比熱容的變化會導致量程變化。這種影響因氣體種類而異，如空氣、氮氣、氧氣、氫氣等影響量不大；但有些氣體例如甲烷壓力在0.1MPa，溫度從300K升高到400K定壓比熱容要增加11.1%。此外還有零點偏移影響。

環(huán)境溫度適用范圍通常為(0~50)0C。較寬者為(─10~+80)0C。環(huán)境溫度激烈變化將影響經(jīng)外殼散失的熱量，導致測量值的變化，包括零點偏移和量程變化。環(huán)境溫度影響量一般為±(0.5~1.5)%/10K，但也有一些制造廠聲稱無環(huán)境溫度影響。

（5）壓力損失

氣體用儀表壓力損失很小，滿量程流量時熱分布式壓力損失均在10kpa以下，其中帶層流分流部件（或無分流部件）的小管型，如LDG-1DB、LDG-2DB型僅數(shù)十帕；浸入式亦僅數(shù)十帕。

二、安裝方向

1）熱分布式大部分熱分布式TMF的流量傳感器可任何姿勢（水平、垂直或傾斜）安裝，有些儀表只要安裝好后在工作條件壓力、溫度下作電氣零點調整。然而有些型號儀表對安裝姿勢具有敏感性，大部分制造廠會對此就安裝姿勢影響和安裝要求作出說明。例如LDG-DB系列為減少環(huán)境氣氛對流傳熱影響，只能水平安裝，水平度允差±20。應用于高壓氣體時流量傳感器則寧可選擇水平安裝，因為這樣便于做到調零的零偏置。

2）浸入式大部分浸入式TMF性能不受安裝姿勢影響。然而在低流速測量時因受管道內氣體對流的熱流影響，使安裝姿勢顯得重要。因此在低和非常低流速流動時要獲得精確測量，必須遵循制造廠依據(jù)儀表設計結構而定的安裝建議。

三、直管段要求

熱分布式本類儀表對上下游配管布置不敏感，通常認為無上下游直管段長度要求。國際標草案ISO/DIS11451認為流量測量不受旋轉流和流速場剖面畸變影響。然而BS7405卻認為；①上下游直管段長度可小至2D；②在進口端置一金屬（或塑料）網(wǎng)，可有效地改善流速分布畸變，得到分布均勻的氣流；③要防止從小管徑突然擴大進入較大口徑儀表，要緩慢過渡。

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