热式气体质量流量计原理及应用
发布时间：2022-08-11 23:38:09来源：www.hseauto.cn来源：..
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摘 要：介绍了热式气体质量流量计的工作原理与特点，安装的注意事项，同时分析了流量计在使用过程中经常出现的故障及处理方法。
关键词：热式气体质量流量计；工作原理优点缺点；常见故障；处理方法；日常维护
热式气体质量流量计是利用传热原理检测流量的仪表。20世纪60年代，美国首先为宇航业所需气体质量控制开发出热质流量计，其后应用于半导体工业的制造设备上，得到很大发展，后又扩展到其他工业应用领域。近年还在工业应用上从测量气体扩大到测量液体。
一、热质气体质量流量计的工作原理
热式气体质量流量计是利用热扩散原理测量气体流量的仪表。传感器由两个基准级热电阻（RTD）组成。一个是速度传感器RH，一个是测量气体温度变化的温度传感器RMG。当这两个RTD置于被测气体中时，其中传感器RH被加热，另一个传感器RMG用于感应被测气体温度。随着气体流速的增加，气流带走更多热量，传感器RH的温度下降。
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。 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气体流量时因气体中含水、油和杂质而造成的很大的零点漂移，导致无法测量的弊端。
二、热式气体质量流量计的优缺点
（一）优点：1、精度高，不需温压补偿。由测量原理可知，热式气体质量流量计直接测得的是流体（气体）质量流量，不需温压补偿，精度可达±1%FS，可以贸易结算；2、安装、维护成本低。热式气体质量流量计结构简单，一般不需维护，如果需要维护，可以实现在线不停产插拔维护；3、特别适合大管径、低流速场合。插入式热式质量流量计应用在大口径管道性价比高；4、量程比大。热式气体质量流量计量程比可达100：1，热式气体质量流量计流量测量下限极低，几乎从零开始测量，这是其它类型气体流量计所无法比拟的；5、压损小。热式气体流量计几乎无压力损失。
（二）缺点：1、在应用中，气体夹杂液体会使仪表读数偏大，当探头上液体被吹干后，读数恢复正常；2、如果气体中含有粉尘和水汽，气体温度下降后，粉尘和水将会凝混在一起，污染探头，影响热量的传递，使测量结果偏低。3、在一些两相流，多相流中，混合气比重的变化，对测量值也会有影响。所以，热式气体质量流量计不适用介质中含大量的水份，介质组分不稳定，含杂质粉尘较多的场合。
三、热式气体质量流量计的安装
（一）检查传感器和变送器序列号是否一致。（分体式仪表）
（二）输入电源（直流或交流）的范围及功率。
（三）4～20mA输出回路是否有供电电源（非两线制连接）。
（四）注意传感器的温度适用范围，避免传感器超温度工作。注意在炉膛较近管道上安装的表，避免停炉时回火，使传感器超温损坏。
（五）如采用金属卡套式的过程连接，在设备调试前请勿将卡套锁 紧。否则将影响调试后对传感器插入深度的调整。
（六）在线式仪表安装时，一定要保证仪表的整体结构完整，任何连接部位都不允许拆卸。
（七）安装传感器时注意使标有流向箭头的小平面与过程介质流动的方向平行，并使流向箭头指向过程介质流动方向。
（八）对水平管道侧面安装的传感器，应保证加热端处于参考端的上面。
（九）对于介质中可能含有水份的应用（如煤气），建议传感器采用斜向上45°的安装方式。
（十）注意电气接口的密封，防止有水和湿气从电气接口进入封装内，导致线路部分腐蚀损坏。
四、常见故障及处理方法
（一）故障：流量波动大；处理方法：检查流量计参数设置是否正确，检查传感器探头是否被污染，如果传感器可以带压插拔，可拔出传感器探头清洗。
（二）故障：流量计显示满量程；处理方法：首先应了解工艺流程是否变化，介质流量增加超出仪表测量范围；检查传感器接线是否有误，可能有一条或数条传感或激励导线松脱或短路，被加热的RTD工参照的RTD断路或短路；是否因工艺变化造成介质带液，必要时可拆下传感器探头，确认探头未被污染和带液。
（三）故障：流量计测量值偏低；处理方法：检查流量计传感器RTD电阻及加热器电阻是否正常；介质内是否的杂质固化在传感器探头上，拆下传感器探头清洗。
五、日常维护注意事项
（一）定期检查电缆接线，确认连接的牢固性。
（二）确认就地和远传封装的电子部分密封物完好无损，并确认有无湿气进入封装。
（三）定期检查电气接线是否受到腐蚀，电缆的绝缘性是否受到老化的影响。
（四）传感器不能受过度污染，任何吸附物都能造成测量不准确。因此必要时进行定期清洗。
六、结束语
热式流量计以结构简单、可靠性好、成本较低等特点得到越来越多的应用，在可以预见的未来，热式流量计在流量计中的使用比例会进一步提高。在小流量控制技术的发展进程中，热式质量流量计的使用和发展是其重要的一部分。掌握好热式质量流量计的故障处理方法，逐步琢磨流量计的日常维护及注意事项，才能提高小流量控制技术水平，确保石油化工装置的稳定运行。
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