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热式气体质量流量计选型工作测量原理


文章日期:2017-08-06|阅读数:


流量传感器上有一个流量探头和一个温度探头,分别用来测量气体的质量流量与温度。其探头示意图如图 2-1 所示。
图 2-1 热式气体质量流量计的探头示意图
图 2-1 热式气体质量流量计的探头示意图 
  本文所研制的浸入式热式气体流量计是利用热消散效应的金氏定律(King’s Law),电路提供给流量探头的电功率等于管道内气体对流所带走的热量,其表达式为: 
表达式

其中 I0为流过流量探头的电流,R0为流量探头自身的电阻值,h 为表面平均传热系数,A 为流量探头的散热表面积,T0为流量探头表面温度,  T1为温度探头所测量出的气体温度。h A 又可表示为[34]: 
h A 又可表示为
  由上式可得,气体的质量流量 qm是流过探头的电流 I0和温差 T0-T1的函数,若保持这 2 个参数中的任何一个不变,就可得出质量流量 qm与另一个参数的函数关系。
  若保持通过探头的电流 I0不变,则可根据温差 T0-T1的大小,得到质量流量 qm,基于此原理的流量计为恒功率式热式气体质量流量计。
  若保持温差 T0-T1不变,则可根据流经流量探头的电流 I0的大小,测量出质量流量,基于此原理的流量计称为恒温差式热式气体质量流量计。 若保持流量探头表面的温度 T0不变,则根据流经探头的电流 I0的大小,测量出质量流量,基于此原理的流量计称为恒温型热式气体质量流量计。由于气体本身的温度对流量也会产生影响,需要进行温度补偿。 恒温差式热式气体质量流量计和恒温型热式气体质量流量计响应速度快,精度高,应用广泛。本课题对恒温差式热式气体质量流量计和恒温型热式气体质量流量计分别进行研究。 

热式气体质量流量计的功能:
  本文所设计的热式气体质量流量计基于热消散原理,恒温差式热式气体质量流量计和恒温型热式气体质量流量计均为浸入式流量计,分别由流量传感器和流量转换器两部分组成,根据流量传感器输出的电压信号值得出与之对应的质量流量值,并在满量程范围内输出 4~20m A 电流,直接通过上位机软件设定和读取流量计的各类参数。其主要功能包括: 
(1) 流量传感器探头产生两路信号,流量转换器通过对这两路信号进行调理变换,再利用单片机对这信号进行 A/D 转换;
(2) 通过 A/D 转换利用单片机实现实时温度、实时流量和累计流量的运算与数据传输;
(3) 根据所得到的实时流量,在设定的满量程范围内对应输出 4~20m A 电流,实现流量的工业控制;
(4) 具有 RS-485 通讯接口与计算机进行数据通信,根据实际工况条件,通过计算机直接设定和读取流量计需要的流量参数。恒温差式热式气体质量流量计的流量参数为气体管道直径、被测气体的流速零点、***小流速、介质系数和流量满程、仪器地址和液晶显示方式共 7 项,恒温型热式气体质量流量计的流量参数为被测气体的风温满程、风温零点、流速零点、***小流速和介质系数,气体管道直径,流量计的探头系数和仪器地址、被测气体的流量满程共 9 项。其功能和计算表达式如表 2-1所示。 
表 2-1 流量计的流量参数功能表
表 2-1 流量计的流量参数功能表 
  如图 2-2 所示为恒温差式热式气体质量流量计和恒温型热式气体质量流量计的总体技术规划图。整个流量计系统由流量传感器和流量转换器组成,流量传感器包括流量探头和温度探头,流量转换器由硬件系统和软件系统组成。 
图 2-2  流量计系统的总体技术规划图

图 2-2  流量计系统的总体技术规划图 
该恒温差式和恒温型热式气体质量流量计的主要技术指标如下:
(1)  测量介质:非腐蚀性气体;
(2)  适用管道直径:φ50~φ2000mm;
(3)  测量流速范围:0~50m/s;
(4)  环境温度:-40~70℃;
(5)  介质温度:-40~70℃;
(6)  保存温度:-40~70℃;
(7)  工作湿度:0~90% RH;
(8)  输出信号:4~20m A,负载阻抗<250Ω;
(9)  通讯接口:RS-485 通讯接口;
(10)  供电电压:24VDC;
(11)  测量量程可设定。 

热式气体质量流量计的硬件系统:
  本文所设计的流量计由流量传感器和流量转换器组成。根据流量计所选用测量探头的特点和理论推导,设计流量信号和温度信号的调理电路,并通过实验结果分析和总结两种流量计的测量方法的可行性和可靠性。 
  两流量计的硬件系统主要包括对流量探头和温度探头的信号调理 A/D 采样电路、基于单片机的外围电路、RS-485 通讯接口电路和电源电路。A/D 采样电路主要是对流量传感器输出的温度信号和流量信号进行调理转换。基于单片机的外围电路主要设计单片机与外围器件时间的接口电路设计,我们选用了 C8051F410 单片机,其自带了 12 位的 ADC 和 12 位的 DAC。通讯模块是利用 C8051F410 自带 UART 串口通信模块通过 RS-485 接口直接与上位机进行通讯,通过制定合理的通信协议,上位机可以直接对流量计的参数进行设定,并直接在上位机上显示实时流量、实时流速、实时温度和累计流量值。 
  对于恒温差式热式气体质量流量计,其流量探头和温度探头分别采用铂电阻Pt20 和 Pt1000 作为测量元件,设计电路使铂电阻 Pt20 比 Pt1000 恒定高出 100℃,根据探头特点,设计流量测量电路的采样电路、4~20m A 电流的输出电路和串行通讯RS-485 接口、微控制器的调试下载接口和液晶显示接口电路。 
  对于恒温型热式气体质量流量计,其流量传感器采用 CMOS 工艺制作半导体热探头,使其表面恒定在 105℃,采用 AD590 传感器作为温度探头,然后根据探头的特点,设计了气体流量测量电路的采样电路、4~20m A 电流的输出电路和串行通讯RS-485 接口、微控制器的调试下载接口。该流量计结构坚固、耐冲击、耐腐蚀、稳定性好。 


热式气体质量流量计的软件系统:
  在本系统中,很多功能都是通过软件来实现的。热式气体质量流量计的软件系统主要包括通信协议的设计、单片机的软件编程和上位机的软件编写。通信协议是上位机和下位机进行通信的依据和规范。单片机的软件设计,主要实现流量传感器的温度信号和流量信号采集(即 A/D 转换)、流量运算处理和输出 4~20m A、与上位机的通信等功能,采用了模块化的程序编写风格,提高了系统的可靠性和可读性。上位机的软件设计主要实现数据通信功能,通过上位机直接对流量计的参数进行设定,可以实现对管道内的实时工况进行监测和判断,计算机也可以对温度、实时流量、累计流量做实时监测并显示。单片机的软件采用 C 语言来进行编写,上位机软件基于 Visual Basic6.0 平台开发。


  恒温差式热式气体质量流量计采用了热消散效应进行流量测量,流量传感器由一个加热电阻和一个测温电阻组成。由于对流量计的精度和稳定性要求较高,因此选用金属铂电阻作为测量传感器,其自身电阻阻值对所处环境温度反应敏感并成一定函数关系。铂电阻具有电阻温度系数大,感应灵敏;元件尺寸小;电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系;在测温范围内,物理化学性能稳定,长期重复性好,测量精度高,是目前公认制造热电阻的***好材料[35]。铂电阻具有良好的线性特点,当温度在 0~100℃之间时,其***大非线性偏差小于 0.5℃。按 IEC751 国际标准,温度系数 TCR=0.003851。铂电阻测温精度高,稳定性好,应用温度范围广,是中低温区(-200℃~650℃)***常用的一种温度传感器[35]。Pt20 热敏电阻和 Pt1000 热敏电阻的阻值随温度的升高而线性增大,具有正温度系数、稳定性好、耐高温等优点。Pt20为加热电阻,Pt1000 为测温电阻。如图 3-1 为探头测量电路图。 
图 3-1 流量传感器测量电路图
图 3-1 流量传感器测量电路图 

热式气体质量流量计价格:
价格
¥ 180.00 ~10000.00
起批量 ≥1 
热式气体质量流量计|工作测量原理|厂家价格选型
热式气体质量流量计规格型号:
加工定制 品牌 HY/华云 型号 GMF2000
类型 质量流量计 测量范围 0.03~282000N(m3/h) 精度等级 1.0
公称通径 DN10,15,20,32,40,50,65,80,100,125,150,200,250,300(mm) 适用介质 空气,压缩空气,氧气、氮气、氢气、氯气及多组分气体,天然气,液化气,火炬气 工作压力 4.0(MPa)
工作温度 -40~+220(℃) 规格 DN10mm(管道式法兰),DN15mm(管道式法兰),DN20mm(管道式法兰),DN25mm(管道式法兰),DN32mm(管道式法兰),DN40mm(管道式法兰),DN50mm(管道式法兰),DN65mm(管道式法兰),DN80mm(管道式法兰),DN100mm(管道式法兰),DN125mm(管道式法兰),DN150mm(管道式法兰),DN200mm(管道式法兰),DN250mm(管道式法兰),DN300mm(管道式法兰),DN65mm(球阀插入式),DN80mm(球阀插入式),DN100mm(球阀插入式),DN125mm(球阀插入式),DN150mm(球阀插入式),DN200mm(球阀插入式),DN250mm(球阀插入式),DN300mm(球阀插入式),DN350mm(球阀插入式),DN400mm(球阀插入式),DN450mm(球阀插入式),DN500mm(球阀插入式),DN600mm(球阀插入式),DN700mm(球阀插入式),DN800mm(球阀插入式),DN900mm(球阀插入式),DN1000mm(球阀插入式),超过1000mm每增加100mm加价,防爆型加价,带RS485通讯加价,带HART协议加价,其他要求咨询客服

热式气体质量流量计|工作测量原理|厂家价格选型
一、产品简介

    GMF2000热式气体质量流量计根据热效应的金氏定律,加热功率P、温度差△T(TRH-TRMG)与质量流量Q有确定的数学关系式。P/△T=K1+K2 f(Q)K3 K1、K2、K3是与气体物理性质有关的常数。

   

    GMF2000热式气体质量流量计独特的温度差测量方式克服了采用恒温差原理的热式气体质量流量计测量煤气流量时因煤气中含水、油和杂质而造成的很大的零点漂移,导致无法测量的弊端。

 

    GMF2000热式气体质量流量计也可以用于测量湿气体的质量流量,如矿井下瓦斯抽放、送风,排风系统中的风量(速)的实时检测。

 热式气体质量流量计产品图片

二、产品特点

1、真正的质量流量计,对气体流量测量无需温度和压力补偿,测量方便、准确。可得到气体的质量流量或者标准体积流量。

凤凰彩票注册 2、宽量程比,可测量流速高至100Nm/s底至0.5Nm/s的气体,可以用于气体检漏。

3、抗震性能好使用寿命长。传感器无活动部件和压力传感部件,不受震动对测量精度的影响。

4、安装维修简便。在现场条件允许的情况下,可以实现不停产安装和维护。(需要特殊定制)

5、数字化设计。整体数字化电路测量,测量准确、维修方便。

6、采用RS-485通讯,或HART通讯,可以实现工厂自动化、集成化。

7、AC220V、DC24V双供电

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