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简述热式质量流量计的发展现状

时间:2017-09-09 14:46 来源:http://www.shslgs.com 点击数:

伴随着热式质量流量计应用范围的扩大,其测量方式和种类都得到显著的发展。

流量计是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生 产的发展,对流量测量的准确度要求越来越高,范围越来 越宽,流量测量技术也是不断更新。为了适应不同用途, 各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计 已超过100种。品种如此之多的原因就在于至今还没找 到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使 用条件都适用的流量仪表。每种产品都有它特定的适用 性,也都有它的局限性。

从流量计的测量原理上看,可以分为测容积式和测 质量式。由于流体的容积受温度、压力等参数的影响,当 被测流体的温度、压力变化时,应把所测量的容积流量换 算成标准状态下或某一约定状态下的相应值,即进行温 度、压力补偿。这就是在工业生产中广泛采用的温度压 力补偿式流量计。但事实上当温度、压力频繁变动时,进 行及时的换算是很困难的甚至是不可能的。因此,质量 流量计就得到广泛的应用和重视。

质量流量计按照测量原理可分为直接式和间接式 (推导式)两种。间接式质量流量计是根据公式M = Vp 测量质量流量的仪表,必须先测容积流量再乘被测流体 的密度,通过密度计和乘法器实现。所以,间接式质量流 量计同样存在容积式流量计的问题。直接式质量流量计 是输出信号直接与通过测量管路的质量流量成比例的流 量仪表。目前常用的有热式、角动量式、振动陀螺式、马 格努斯效应式和科里奥利力式等质量流计。近几年发展 较快的有科里奥利质量流量计、热式质量流量计。

其中,热式质量流量计Thermal mass flow meter) 是当今研宄的热点方向,其中包括热线风速仪、热分布式 热式质量流量计、插入式热式质量流量计等。热分布式 热式质量流量计主要用来测量低流速微小流量,但插入 式热式质量流量计可测量中偏高流速,更适用于大中管 径的气体流量,当前主要用于测量气体和一部分液体。 20世纪90年代初期,世界范围热式质量流量计销售金 额约占流量仪表的8%,约4. 5万台。国内90年代中期 销售量估计每年1000台左右,如今更是翻倍的增长。在 过去,流程工业用仪表主要是热分布式,之后才逐渐开发 热散(或冷却)效应式。

国际标准化组织ISO)2001年颁布了热式质量 流量计的国际标准ISO14511,虽然热式质量流量计能应 用于液体,但标准不适用于液体,也不适用于同样可以测 量点流速的热丝式或热膜式风速仪。标准归纳了仪表种 类,规定仪表的性能范围,阐明适用范围、选用原则、各项 应用影响量以及应用限制,提出使用注意事项和对校准、 安装的要求等,是制造和应用热式质量流量计的重要技 术文件。

我国于2006年参照国际标准ISO14511,发布了国 家标准GB/T 20727 - 2006,但是其与国标等同,比较老 旧,没有创新。在检定规程方面,仍然沿用最初的国家计 量检定规程JJG897 - 95《质量流量计》,但其只适用于热 分布式热式质量流量计,且比较简单,缺乏操作方面指导 性条文,参考价值不大。

热式质量流量计目前绝大部分用于测量气体,只有 少量用于测量微小液体流量。热式质量流量计使用口径 和流量均较小,较多应用于半导体工业外延扩散、石油化 工微型反应装置、镀膜工艺、光导纤维制造、热处理淬火 炉等各种场所的氢、氧、氨、燃气等气体流量控制,以及固体致冷中固体氩蒸发等累积量和阀门制造中泄漏量的测 量等。在气体色谱仪和气体分析仪等分析仪器上,用于 监控取样气体量。分流型热分布式仪表应用于30 - 50) mm以上管径时,通常在主流管道上安装孔板等节流 装置或均速管,分流部分气体到流量传感器进行测量。 冷却效应的插入式热式质量流量计国外近10年在环境 保护和流程工业中应用发展迅速,例如;水泥工业竖式磨 粉机排放热气流量控制,煤粉燃烧过程粉丨气配比控制, 污水处理发生的气体流量测量,燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道应用还有径向分段排列多组检测 元件组成的插入检测杆,应用于锅炉进风量控制以及烟 囱烟道排气监测SO:NOx排放总量。

综上所述,在未来的研究领域,无论是检定规程或者 行业标准的进一步规范,以及仪表自身功能的完善,都是 存有很大的突破空间。