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      淺談熱式氣體質量流量計的發展狀態

      作者: 來源: 發布時間:2017-12-15 12:54:35

       淺談熱式氣體質量流量計的發展狀態

          熱式氣體質量流量計應用范圍的擴大,其測量方式和種類都得到顯著的發展。
          流量計是工業測量中重要的儀表之一。隨著工業生 產的發展,對流量測量的準確度要求越來越高,范圍越來 越寬,流量測量技術也是不斷更新。為了適應不同用途, 各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計 已超過100種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找 到一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態以及任何使 用條件都適用的流量儀表。每種產品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。
          從流量計的測量原理上看,可以分為測容積式和測 質量式。由于流體的容積受溫度、壓力等參數的影響,當 被測流體的溫度、壓力變化時,應把所測量的容積流量換 算成標準狀態下或某一約定狀態下的相應值,即進行溫 度、壓力補償。這就是在工業生產中廣泛采用的溫度壓 力補償式流量計。但事實上當溫度、壓力頻繁變動時,進 行及時的換算是很困難的甚至是不可能的。因此,質量 流量計就得到廣泛的應用和重視。
          質量流量計按照測量原理可分為直接式和間接式 (推導式)兩種。間接式質量流量計是根據公式M = Vp 測量質量流量的儀表,必須先測容積流量再乘被測流體 的密度,通過密度計和乘法器實現。所以,間接式質量流 量計同樣存在容積式流量計的問題。直接式質量流量計 是輸出信號直接與通過測量管路的質量流量成比例的流 量儀表。目前常用的有熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質量流計。近幾年發展 較快的有科里奧利質量流量計、熱式質量流量計。
          其中,熱式質量流量計(Thermal mass flow meter)又 是當今研宄的熱點方向,其中包括熱線風速儀、熱分布式熱式質量流量計、插入式熱式質量流量計等。熱分布式 熱式質量流量計主要用來測量低流速微小流量,但插入 式熱式質量流量計可測量中偏高流速,更適用于大中管 徑的氣體流量,當前主要用于測量氣體和一部分液體。 20世紀90年代初期,世界范圍熱式質量流量計銷售金 額約占流量儀表的8%,約4. 5萬臺。國內90年代中期 銷售量估計每年1000臺左右,如今更是翻倍的增長。在 過去,流程工業用儀表主要是熱分布式,之后才逐漸開發 熱散(或冷卻)效應式。
          國際標準化組織(ISO)于2001年頒布了熱式質量 流量計的國際標準ISO14511,雖然熱式質量流量計能應用于液體,但標準不適用于液體,也不適用于同樣可以測 量點流速的熱絲式或熱膜式風速儀。標準歸納了儀表種 類,規定儀表的性能范圍,闡明適用范圍、選用原則、各項 應用影響量以及應用限制,提出使用注意事項和對校準、 安裝的要求等,是制造和應用熱式質量流量計的重要技 術文件。
          我國于2006年參照國際標準ISO14511,發布了國 家標準GB/T 20727 - 2006,但是其與國標等同,比較老 舊,沒有創新。在檢定規程方面,仍然沿用zui初的國家計 量檢定規程JJG897 - 95《質量流量計》,但其只適用于熱 分布式熱式質量流量計,且比較簡單,缺乏操作方面指導 性條文,參考價值不大。
      熱式質量流量計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。熱式質量流量計使用口徑 和流量均較小,較多應用于半導體工業外延擴散、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 監控取樣氣體量。分流型熱分布式儀表應用于(30 - 50) mm以上管徑時,通常在主流管道上安裝孔板等節流 裝置或均速管,分流部分氣體到流量傳感器進行測量。 冷卻效應的插入式熱式質量流量計國外近10年在環境 保護和流程工業中應用發展迅速,例如;水泥工業豎式磨 粉機排放熱氣流量控制,煤粉燃燒過程粉丨氣配比控制, 污水處理發生的氣體流量測量,燃料電池工廠各種氣體流量測量等等。大管道應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 囪煙道排氣監測SO:和NOx排放總量。
          綜上所述,在未來的研究領域,無論是檢定規程或者 行業標準的進一步規范,以及儀表自身功能的完善,都是 存有很大的突破空間

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