RZ-80/50 气体质量流量计

一、热式气体流量计的性能特征

1.1常规介质特性（空气，N₂，O₂，CO₂等）   

我们常说空气流量监测实际上大多数是指压缩空气流量监测。压缩空气，即被外力压缩的空气。空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小，压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气无色无味，未处理前的压缩空气含有相当数量的杂质，油气污物和冷凝的水分。相对密度（空气=1）：1.293（0℃），N₂，O₂，CO₂因为本身就是空气内的组分，所以跟空气的介质特性大致是一样的。

1.2煤气介质特性

煤气的种类繁多，成分也很复杂，煤气一般可分为天然煤气和人工煤气两大类。煤气的主要成分是：CO,H2,CO2,N2,O2,CH4,H2S等，其成分含量比例与煤气工艺有关。
    人工煤气是以煤为原料加工制得的含有可燃组分的气体。根据加工方法、煤气性质和用途分为：煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气 （或称发生炉煤气）。煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气，高炉煤气。
    煤气具有腐蚀性和毒性，腐蚀性的成分主要有硫化氢，二氧化硫，二氧化碳等。这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。具有毒性的煤气成分（有的副产煤气中无其中的一些成分）有：硫化氢，氨气，苯等，这些成分主要存在于焦炉煤气中。许多煤气含有粉尘，含量的多少与处理工艺有关系。还有的煤气中含有湿气以及焦油。

    煤气的实际工况条件比较复杂，并没有一个相对的定式。制备工艺不同，现场的实际工况都有差异。较为统一的一些特点是：流体静压低，流速低，允许压损小。一般不允许用缩小管径的方法来提高流速。有些煤气流体有湿度，有的测量对象还带少量的水，在管道底部做分层流动。有的测量对象氢含量比较高，流体密度小，zui小流量与zui大流量差异悬殊，输送管道为大管径，直管段距离较短。

    煤气流量测量对于热式气体流量计来说，无需温度压力补偿，测量到的流量值为质量流量，大大减少了其他流量计在测量煤气时需要稳压补偿的配置要求，在降低安装成本的同时，减少了泄漏点和故障点，使仪表长时间工作的可靠性有了保障。热式气体流量计传感器使用一根棒材加工而成，无焊接点，保证了良好的使用寿命。因为一般工业仪表在实际现场使用过程中，与测量介质接触部件受到损坏通常是在焊接点处zui先遭到破坏。传感器部件几乎无压力损失，不会产生卫生死角，堵塞等情况，影响到传感器信号的采样。可选购特殊设计的不锈钢压紧部件过程接口，该过程接口经过特殊设计，可保证从管道上多次拆卸流量计不会损坏。另外，对于有腐蚀性介质的煤气流量测量，热式气体流量计可以选择耐腐蚀性*材质的探头。对于含有焦油的煤气流量监测，热式流量计可以对热式气体流量计探头进行特殊处理，延长焦油污物粘附探头的时间，并且保证对探头清洗时方便性（如图一）。

图一 防污型传感器探头

1.3实际工况条件：

（1） 现场振动大，噪声强。振动主要来自压缩机，机器的振动通过空气管道或风管可以传到很远的地方。其中振动zui大的要数往复式压缩机，大型往复式压缩机运行时产生的振动往往带动厂房和周围地面一起振动。

（2） 气体带水。压缩空气取自大气，而大气中总是含有一定数量的水蒸气。水蒸气的含量用水蒸汽分压ps表示。。在雨天和雾天，室外大气中的水蒸气分压达到饱和程度，即相对湿度达到100％，这时将大气压缩就如同压迫吸足水的海绵，随着体积的缩小，就有相应数量的水析出。这是压缩空气所以带水的简单原理。

（3） 脉动流。压缩机出口流体多数包含一定的脉动。例如往复式压缩机，表现为半波脉动。在现场可观察到压缩机的出口压力有明显摆动。往复式压缩机出口脉动频率较低，一般为几赫兹。

    热式气体质量流量计：热式流量计是基于热扩散原理而设计的流量仪表.即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呈一定的比例关系.该系列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,当流体流动时,两者之间的温度差与流量的大小成线性关系,再通过微电子控制技术,将这种关系转换为测量流量信号的线性输出。特点是安装方便、防震动、宽量程、可做空气泄漏检测、精度高、*稳定性好、基本免维护，在测量气体中不需要温度和压力的补偿，这是有别于其他流量计的zui大特点。其zui大的不足是不能监测含水量的气体介质，因此在压缩空气流量检测中，建议将热式气体流量计的安装点选择在压缩空气预处理系统后端。
 

1.4安装

图二 推导式流量计在测量空气流量的系统配置图

由图二可以看出，不管是涡街还是差压类流量计在测量压缩空气流量，都需要温压补偿。安装工程量大，安装成本高（尤其是大管径）。由于采用法兰连接，易产生跑.冒.滴.漏问题，大大增加了日常维护工作量，差压类流量计更甚。涡街流量计的传感器与管道连接，还要注意上下游配管内径D与传感器内径D’相同，其差异满足条件：：0.95D≤D`≤1.1D，配管应与传感器同心，同轴度应小于0.05D`。否则测量误差将增加不少。

                  图三  热式流量计的安装配置图

   

如图三所示，对于热式气体流量计来说，无需温度压力补偿，大大减少了其他流量计在测量压缩空气时需要稳压补偿的配置要求，在降低安装成本的同时，减少了泄漏点和故障点，使仪表长时间工作的可靠性有了保障。热式气体流量计传感器使用一根棒材加工而成，无焊接点，保证了良好的使用寿命。因为一般工业仪表在实际现场使用过程中，与测量介质接触部件受到损坏通常是在焊接点处zui先遭到破坏。传感器部件几乎无压力损失，不会产生卫生死角，堵塞等情况，影响到传感器信号。


    热式气体流量计可以监测到下限zui低流速0.05m/s，上限流速高达120m/s以上的压缩空气流量数值，量程比可以达到1：1000，满足不同气体负荷波动带来的流量大范围变化，这一点是热式气体流量计优势于其他流量计的zui突出之处。

1.5、精度

    热式气体质量流量计经过了四十多年的发展，各项技术都有了长足的进步。现在的热式在测量空气时，其综合精度可以达到±1.5%FS(在1：100量程比范围内)，重复性为±0.5%FS，对于气体流量测量中是相当高的精度了。

    还有一脉动流在空气流量测量是不得不考虑的，脉动流和旋转流会对于热式气体流量计来讲，影响非常小。这是由于热式气体流量计是通过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呈一定的比例关系而监测气体流量的，与流体脉动频率无关。

1.6、压损：

热式流量计由于结构上的原因，其工作压损是非常小的，在低流速情况下，压力的损失可以忽略不计。而差压类流量计就不同了，压力损失大是差压类流量计的主要缺陷之一。压损是节能主要攻克的难题和障碍。