熱式氣體質量流量計怎麽選型（xíng）

熱式氣（qì）體質量流量計由於自身獨有的優良特性正（zhèng）被越來越多的（de）用戶認可和使用，現已（yǐ）應用在許多氣體流量測量場合。但是在這些應用中也存在著許多問題和（hé）誤區，許多生產廠家不（bú）負（fù）責任的宣傳誤（wù）導以及產品的質量缺（quē）陷使產品使用出現了許多（duō）障礙和（hé）盲區，造成許（xǔ）多用戶對（duì）熱式氣體質量流量計產生誤解，有的是盲目的認為（wéi）熱式流量計可以（yǐ）測量所有（yǒu）工況條件下的氣體，有的是對熱式流量計（jì）排斥和反對。本人這幾年致（zhì）力於推廣和宣傳熱式氣體流量計產品，接觸了多個國內國外（wài）品*的（de）流（liú）量計，也在實際推廣中碰到了許多應用問題，積累（lèi）了大量的案例，在總（zǒng）結這些案例，得到了一些自己的感悟，願意（yì）拿出來和各位朋友分享。

 

本篇將（jiāng）從專業的角（jiǎo）度為大（dà）家解答疑惑，幫助各行（háng）業的熱（rè）工人員正確選擇熱式氣體質量流量計。我們將從三個方麵來一一闡述：

 

一．正確（què）認識熱式氣體質量流量計原理

熱式氣體質量（liàng）流（liú）量計的（de）起源是來自（zì）於熱線式風速計。鉑電熱絲的溫度與流體流速的變化有一個比例關係：流速越快，帶走的熱量越多（duō）。下麵簡單說明為什麽（me）通過檢測熱（rè）量的變化就（jiù）能得到氣體的質量流量。

公式：H=m×Cp×ΔT

測的熱量H，同時固定溫度差（chà）ΔT，對於固定比熱容Cp的氣體，就可（kě）以直接（jiē）求得氣體的質量流量m。

 

下麵我們在從微觀上說明為什麽是氣體（tǐ）直（zhí）接質量流量測量。

如圖所示，氣體分子與加熱壁接觸完成熱（rè）傳導而帶走探針（zhēn）上的熱量。由於不同氣體分（fèn）子帶走熱量的能力不一樣，所以在已知氣體分子導熱（rè）能（néng）力的情況下（Cp值已知），可以通過測（cè）量耗散的電功率直接獲得流過的氣體分子數（氣體分子數也（yě）就是質量數），從而（ér）獲得氣體的質量（liàng）流量。

我（wǒ）們將公式：H=m×Cp×ΔT變換一下，可以得到：m=H/Cp×ΔT

其中：m是氣體質（zhì）量流量

H是補償的電功率大小

Cp是定壓比熱容，與氣體種類有關

ΔT是兩探頭間的溫度差

從上麵公式可以引申出兩種熱式原理：把分母的溫度差恒定，通過實時測量氣體帶走熱量H的大小來得（dé）到氣體的質（zhì）量流量，這就是目前市場上主（zhǔ）流的恒溫（wēn）差熱式。如果把分子的熱量H恒定，實時（shí）測量溫度差（chà）的大小來得到氣體質量流量，就是恒功（gōng）率熱式。

恒溫差原理具有非常好的的低流量特性，即使質量流速低到0.1Nm/s都（dōu）有很好的線性。此外（wài）還具有快速響（xiǎng）應的能力。恒功率（lǜ）原理可以檢測（cè）較高的流速（sù）變化，在大流速（sù）應用場（chǎng）合有非常（cháng）好的表現力，但低流速特性不如恒溫差，其次響應時間（jiān）相對於恒溫差較差。

 

二．正確認識（shí）熱式氣體質量流量計優異性能

一個好品質的熱式流量計產品必須具備兩個*主要的特點：好的探頭製造工藝和完整的實流標定裝置。我（wǒ）們（men）分別（bié）來分析這（zhè）兩大（dà）特點：

 

a.探頭製造（zào）工藝:前麵我們談了（le）熱式流量計的原（yuán）理，我們從原理上可以看出探頭是整個（gè）熱式氣體質量流量計的（de）核心，它的性能優劣可以決定流量計的測量精度、重複性、使用壽命、低流速特性。探（tàn）頭是由鉑金（jīn）電阻絲、護套不鏽鋼組成。鉑金電熱絲導電，護套不鏽鋼也導電，這就要求他們之間的填隙物必須要導熱性（xìng）能非常好，但（dàn）是又不能導電。這個就引出了所有熱式流量計的核心——加熱探針的填隙材（cái）料及封裝工藝：

填隙層越（yuè）厚，雖然絕緣（yuán）性好了，但是導熱的性能就差，且溫（wēn）度的靈敏性也（yě）差，同時響應滯（zhì）後。填隙物如果是有機（jī）物，容易老（lǎo）化（huà）導致填料出現（xiàn）裂縫，流（liú）量計就表（biǎo）現為零點漂移。填隙物內如果有微（wēi）小的空氣，由於（yú）此探針一直處於加熱狀態，微小的（de）空氣膨脹，引起零點波動。

傳統的熱式質量流量計加熱的速度傳感器封裝於不鏽鋼管探針端部（bù），並在傳感（gǎn）器和不鏽鋼管內壁之間灌注混合物。該混合物必須電絕緣的同時又保證較小的（de）熱阻，一般為環氧（yǎng）樹脂、陶製（zhì）水泥、耐熱膏（gāo）脂或者氧化鋁粉（fěn）、氧化鎂粉等。這些采用如上填（tián）料的“濕”傳感器存在一些缺陷（xiàn）：比如它的表麵熱阻會（huì）隨使用（yòng）時間的加（jiā）長不斷增加， 使得輸出曲（qǔ）線呈下降趨勢，導致傳感器靈敏度降低，*終影（yǐng）響了測量精度。“濕”傳感器的填充物由於與速度（dù）傳（chuán）感器（qì）的熱膨脹係數不同，隨著使用（yòng）時（shí）間的加（jiā）長會產生老化、龜裂等現象，*終會導致傳感器的（de）測量精度超差，且難以（yǐ）維持長期精（jīng）度。這樣（yàng）的封裝和填料，短時間（jiān）看不出區（qū）別，但是半年一年後就（jiù）可以發現重複性變差、零飄等（děng）問題。右邊是美國（guó）SIERRA的熱式流量計探頭解刨圖，斯亞樂的速度傳感（gǎn）器是目前****的（de）一種真正的“幹”的傳感器。它獨（dú）特的封裝工藝使得速（sù）度傳感器與不鏽鋼內壁之間完美填充，且不使（shǐ）用有機（jī）物作為填料，而是鉑銥無機物。斯亞樂熱式流（liú）量計（jì）產品的靈敏度、重複性都達到*優化（huà），在任何時候速度傳感器內填料都不會（huì）有裂縫產（chǎn）生，也不會有因龜裂而出現漂移的問題（tí），*終*大地提升了測量精度，*好地維持了長期精度。 SIERRA在熱式的*核心部件上采用獨特的納米級絕緣性能的無機（jī）物填充，再通過高壓成型，使得納米級的填料更加致密，確保十年不（bú）會有零漂。兩（liǎng）種不同（tóng）的封裝技術也成就了不一樣品質（zhì）的（de）產品。

 

b.實流標定技術：*先我們談一下熱（rè）式氣體質量（liàng）流量計實流標定的重要性。前麵我們說（shuō）過（guò）了熱式的（de）測量原理，通過原理知道熱式（shì）氣體質量流量計測量（liàng）與被測氣體介質的（de）熱（rè）導性能有很大的關係，每一種氣體介質的比熱容在不同溫度和壓力的數值是不一樣的。如果單純依靠（kào）常（cháng）壓（yā）或者負壓空氣標定，然後修正（zhèng）的方式來得到高性能的流量計，這個還是不科學的。而且實事證明沒有實流標（biāo）定的流量計測量非空氣介（jiè）質，數據偏差很大。目前市場上熱式（shì）氣體質（zhì）量流量計大都采用開路的負壓空氣標定（dìng），然後修正（zhèng）到（dào）高壓力工況，或者修正到其他（tā）氣體，比如氬氣、二氧化碳、氧氣、氫氣、氨氣等等。修正標定必然導致測量精度不能保證，低壓標定後的表應（yīng）用在高壓（yā）工況，空氣介質標定後的表應用在其他氣體介質，測量精度（dù）無法保證。

 

三．正確選擇熱式氣體質量（liàng）流量計

有數據證明，在流量計量（liàng）出現的故障幾率上，流量計（jì）選型不（bú）當占大約70%，流量計產品質量或其他原因占30%，可見選型（xíng）對（duì）流量計量是多麽重要。熱式（shì）氣體質量流量計用戶（hù）方特別要注意，自己不要（yào）選定某種型（xíng）號流量計，除非你是（shì）選擇做為更換原（yuán）有（yǒu）的流量計，*好將這個工作交給賣方，因為他們是專業的。你隻需要提供盡可能完整的工況數據和一些技術要求。比（bǐ）如流量範圍（建議流量（liàng）單位采用（yòng）標方），測量的介質，管道的口徑，管道的材質，工作壓力（lì），工作（zuò）溫度，是否要求（qiú）防爆，流量計工作環境溫度，信（xìn）號電源要求，精度等級，應用在（zài）什麽工藝上（是過程（chéng）控製還是貿（mào）易計（jì）量），測量介質幹燥度和潔淨度如何（hé）。測量混合（hé）氣體流量，一定要提供各介（jiè）質（zhì）的占比百分比值。*後提醒一句：現場有條（tiáo）件的（de）話，流量計選擇一體化。如果（guǒ）是分體，由於傳輸（shū）信號線纜是做為測量橋路的一部分，本身是有阻值的，不管做的如何出色，由於測量探頭的電阻值很小，這個線纜的阻值勢必影響到電子線路的運算（suàn）和（hé）處理（lǐ），再加上現（xiàn）場環（huán）境的影響，阻值會產生漂移。如果非要選擇分體的，建議這個分體距（jù）離選擇要越短越好。如果測量氣體是非空氣的其他氣體介質，建議選擇國外有實流標定的熱式流量（liàng）計產品，這個（gè）一定要切記。當然除非您對測量的數據要（yào）求低，不在乎偏差多少，僅僅是看一下流量趨勢，還是可以選擇那些低端的熱式（shì）流量計產品。對於低價傾銷的產品，自己多留心。算算基本的成本看是否是能保障產品質量的流量計產品，有一個*基本的成本是繞不開的，標定一台氣體流量計DN50以下的（de）其標定成（chéng）本是（shì）1000元左右（各地計量院收費不同，略有出入）。DN100以下是1500元。DN100以上，每一個管徑規格增加標定（dìng）成本大約（yuē）1000元左右。正確選擇熱式氣體質量流量計*關鍵（jiàn）的是（shì），要多學習，掌握測量原理和產品的性能，和產（chǎn）品廠家業務（wù）人員多做深入交流，明辨各（gè）品*的特點。才（cái）能立足自我，正確選擇符合自己要求的熱式氣體質（zhì）量流量計產品。