国产热式质量流量计厂家

HLRS热式质量流量计是基于热扩散原理的流量仪表，即是利用流体流过发热物体时，发热物体的热量散失多少与流体的流量成一定的比例关系，具体来说，该流量计的传感器有两只标准级的RTD，一只用来做热源，一只用来测量流体温度，流体流过时，两者之间的温度差与流量的大小成非线性关系，该仪表就可以把这种关系转换为测量流量信号的线性输出。

测量原理：

热式质量流量计由传感器和信号分析、处理与控制单元两部分构成。传感器一部分测量温度，而另一部分用于加热。前者监控实际过程温度值；后者维持一恒定温度值，使其总是高于实际过程温度且与该过程温度保持恒定的温度差。气体的质量流量越大，冷却效应就越大，维持差分温度所需的能量也就越大。因此，通过测量加热器的能量便可得出被测气体的质量流量。

产品应用：

压缩空气
锅炉房或干燥机中的天燃气
酿酒厂中的气体
污水处理厂中的空气和曝气
生成气体（如氩气、氮气、氦气、氧气）
气体泄露检测

产品特点：

•高性能智能微处理器及模数、数模转换芯片；
•宽量程比100：1；大口径，低流速，压损可忽略；
•直接测量质量流量，无须温压补偿；
•低流速测量非常灵敏；
•设计、选型方便，安装、使用简便；
•适合各类单一或混合气体流量测量。

技术参数：

常用气体量程上限（Nm3/h）（下表可扩展）：

标准状态流量:温度为20℃，压力为101.325KPa时的流量。
注：瞬时流量的单位可选Nm3/h、Nm3/min 、L/h 、L/min、t/h、t/min 、kg/h 和kg/min。

产品外形：

高压氮气测量热式气体质量流量计的方法研究：

使用高压氮气对较大流量下的华陆品牌热式气体质量流量计进行检测时，发现重复性不好，误差超过预期值，通过分析发现是由于温度的影响导致了测试结果的偏离。通过实验方法的研究改进后，达到了预期结果。

气体流量实验室在检测生产企业新制造的热式气体质量流量计时，发现大流量的流量计检测重复性和误差都不合格，而小流量范围的基本都合格。经过思考和试验验证，发现是温度影响导致检测出现偏差，经过改进试验方法，解决了高压大流量下的HLRS-100质量流量计检测重复性和误差都不合格的问题。

1 结构和原理

典型的毛细管热式质量流量计(CTMF)由表体和流量检测元件组成。流量检测元件安装在表体内与之构成一个整体。流经表体的一部分规定量的气体转入(旁通)流量检测元件，由此测出气体流量。

简化的CTMF流量计如图1所示，典型的流量检测元件由一根薄壁管和两个温度传感器组成。加热器的设置取决于制造厂，可以和每个温度传感器组合在一起，也可以单独设置在流量检测元件的中部，即设置在气流上游的温度传感器(T₁)与气流下游的温度传感器(T₂)中间。

由一个精密的电源给流量检测元件提供恒定的热量。在流体静止的条件下，两个传感器测得的温度相同。当流量增大时，热量从上游传感器(T₁)传向下游传感器(T₂)。由一个桥路判读两者的温差，并由一个放大器提供流量输出信号。两个传感器之间的温差与质量流量成正比。

由于在较大流量下传导的热量过多，采用基本型CTMF流量计只能准确测量很低的流量，因此CTMF流量计常常和一个层流元件配合使用。层流元件放置在主管道中产生小压降。毛细管的两端与层流元件的入口和出口相连，产生一个较小的分流通过毛细管。这种结构可确保总的气流中有固定比率的气流流过毛细管用于测量。加热器和温度传感器通常放在毛细管上而不是主管道上。但在其它一些结构中传感器直接放在主管道上，即没有毛细管和层流元件。

1.上游温度传感器T₁;2.下游温度传感器T₂;3.上游温度传感器T₁(带加热器);4.下游温度传感器T₂(带加热器);5.恒定电源P;6.加热器;7.桥路;8.放大器;9.流量信号输出(通常为0～5V或4～20mA)

虽然CTMF流量计可以配法兰式管接头，但通常都配备螺纹管接头。这种CTMF流量计通常与检测元件下游的流量控制器配套成为一个质量流量控制器。电子接口同旁通回路一样位于同一单元内。一个典型的CTMF流量计结构如图2所示。

华陆品牌质量流量计按测量管内径分为细管型(也有称毛细管型)和小型两大类。小型测量管仪表只有直管型，内径为4mm;细管型测量管内径仅0.2～0.5mm，稍大者为0.8～1mm，极容易堵塞，只适用于净化无尘气体。细管型仪表还有一种带有调节单元和控制阀等组成一体的热式质量流量控制器。所以检测该类流量计时需要高中压(一般是0.1MPa以上)的纯氮气(纯度为99.99%的高纯氮气)作为介质。一般HLRS-100质量流量计有两种显示方式:质量或在标准状态(0℃、101325Pa)下的体积量。

1.流动方向;2.加热器;3.温度传感器;4.旁通回路;5.层流元件

可以采用钟罩式、皂膜式或活塞式等气体流量标准装置进行检测。采用皂膜式气体流量标准装置对质量流量计进行检测示意图如图3所示。

示值误差计算:显示累积流量值或瞬时流量值(或模拟输出对应的瞬时流量值)的流量计单次检定的相对示值误差按式(1)或式(2)计算:

式中:E_ij为第i检定点第j次检定时被检流量计的相对示值误差，%;Q_ij为第i检定点第j次检定时流量计显示的累积流量值，kg;(Q_s)_ij为第i检定点第j次检定时装置的累积流量值，kg;q_ij为第i检定点第j次检定时流量计显示的瞬时流量值(或模拟输出对应的瞬时流量值，可为一次实验过程中多次读取的瞬时流量值的平均值)，kg/min;(q_s)_ij为第i检定点第j次检定时装置的瞬时流量值，kg/min。

采用满量程示值误差计算时公式的分母采用流量*大值。

2 检测中发生的现象

经过近5年的实际检测工作，发现50L/min以下的流量基本没有发生过异常的结果。但其中发生过较大流量(q_max为100L/min以上)的HLRS-100质量流量控制器检测经常不合格，后来经过多次调整零点电位器和增益放大器后勉强合格。然而近发现有3个q_max为200L/min的质量流量计，检测时重复性不好，超出了检定规程的要求，而且引用误差也是在q_max和0.7q_max流量点不稳定，在小流量点稳定性较好，不符合一般流量仪表的规律。而且经过调整零点电位器和增益放大器后依旧不合格。但是我们拿到企业现场检测时，发现线性和重复性还比较好。

3 现象分析

测量流量值需要换算到标准状态(0℃、101325Pa)。由于只测量了标准装置内的气体温度，没有考虑到高压部分的气体温度变化，特别是在较大流量时温度变化较大。理想气体状态方程为:

式中:m为质量;M为理想气体的摩尔质量;p为压强;V为体积;T为jue对温度。

压缩的气体在减压的时候体积会膨胀，一般说是对外界做功，就会吸收外界的热量。反之，如果要压缩气体，需要对气体做功，就会对外界释放热量。放气时气体体积膨胀对外做功，气体自身内能减少，温度降低。做功和热传递都会引起气体温度变化。因为气体要做功，做功就要吸热，所以温度降低。准确地说是气体膨胀时分子间碰撞的次数减少，于是(由于摩擦生热)内能下降。

高压氮气瓶里的气体减压后温度降低，导致检测时有一个温度影响的不确定度分量，而且是流量越大分量就越大。

在企业进行试验时，将多个在车间里长距离分布的气瓶(多达10个)用铜管并联一起，将压力变化降到小，经过长距离铜管后温度也比较稳定，所以测试数据比较理想。

4 结束语

通过分析找到原因后，我们用一根约8m长的铜管将4个气瓶并联，使用钟罩检测的线性和重复性数据都比较理想。

4个气瓶并联可确保在大流量时气体从每个气瓶里均匀排出，使压力相对稳定，从而减小了温度的非规律性变化。气体经过足够长的铜管后，温度得到稳定后再进入流量计，也减小了温度波动对检测结果的影响。通过实际测试，达到了预期试验的结果。解决了高压氮气测量华陆品牌热式气体质量流量计的误差偏离问题。