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什么是热式质量流量计?

2022年3月14日 Bronkhorst
热式质量流量计通常用于测量小流量气体,究竟是一个什么样的东西?与其他气体流量计相比有什么不同?传感器有什么区别?有什么优势和劣势?我们一起来探讨一下。

质量流量VS体积流量测量

许多研究和生产过程中,重要的变量是质量而非体积。由于温度或压力变化会对固定体积气体密度产生影响,体积流量测量不如质量流量测量可靠。

气体热式质量流量计/控制器(旁路设计)

体积流量VS质量流量 与转子流量计(可变面积流量计)或涡轮流量计等体积流量测量装置不同,热式质量流量计不受入口流量的温度和压力波动影响。质量流量计可直接测量质量流量。大多数其他方法测量体积流量需要单独测量温度和压力,以计算密度,最终计算质量流量。

质量流量计在分子水平上测量流量,因而可提供高精准、高重复性和可靠的气体输送到过程中。


热式质量流量测量原理的优势

热式质量流量计是目前测定小流量气体常用的仪表。自从20世纪70年代中期推行以来,仪表经历了相当大的发展,从模拟量到数字,从小流量到大流量,从实验室和装备应用到工业环境甚至危险区域应用。几乎所有小流量气体应用都有合适的热式质量流量计。用于小流量气体测量应用的其他测量原理包括科里奥利流量测量和差压测量。


科里奥利流量测量

科里奥利质量流量计具有优势,尤其是在测量超临界气体以及用户想要测量变化的或者未知的混合气体时。

差压测量

差压测量原理通过计算将测得的差压转换成质量流量,包括气体温度以及所用气体的密度和动态粘度。相比之下,热式传感器不易受到工艺中压力变化的影响,热式流量测量中其他气体的转换本质上更精确。

科里奥利测量原理

热式传感器之间的差异

热式质量流量计和热式质量流量传感器利用流体的导热性。热式流量计有不同的传感器:

  • 直通式传感器,直接在主流量中测量
  • 旁路传感器,成比例的部分流量通过旁路传感器测量。

直通式气体热式质量流量计 每种技术都有其优缺点,具体针对应用的有:洁净干燥气体应用,要求高精度和高重复性,对于旁路仪表(例如El-Flow Select 系列和EL-FLOW Prestige系列)可能是比较适合的。

对于使用稍微潮湿的气体或者精度较低但要求高重复性和稳健性的应用,更适合使用带有直通式传感器和直通流道的流量计(例如MASS-STREAM系列)。

也有使用芯片传感器(MEMS、或CMOS)的热式质量流量计,气流在该传感器处与传感器接触。


更快的测量信号的优势常被以下事实抵消:此类传感器不太坚固,通常不适合用于腐蚀性或爆炸性气体。此外,流量计需要根据实际气体进行校准(例如IQ+FLOW系列)。

热式质量流量控制器

热式质量流量控制器事实上就是流量计组合集成或外接控制阀。此类紧凑仪表用于必须精准控制气体的应用。

质量流量控制器持续将输出信号与来自电压、电流或数字(现场总线)源的设定点信号进行比较。设定点信号和测量信号之间的任何偏差都会转化为电磁控制阀调整,直到两个信号完全相同。

控制功能(PID,比例积分导数)通常是流量计电子设备的标准部分,同时可以通过用户软件调整控制特性,以实现快速或平稳的控制。根据应用,您可选择比例电磁控制阀,用于高或低(差压)压力和小到大流量。

PID = 比例积分导数

热式质量流量计和控制器的更多智能化

通过集成额外的智能,热式质量流量计和控制器技术仍在不断改进。多气体/多量程或诊断等功能不再例外。


EL-FLOW Prestige系列热式质量流量控制器 Bronkhorst EL-FLOW Prestige系列具有包含约100种气体物理性质的气体数据库,仪表可自动补偿进口压力变化。

如您有兴趣了解更多有关热式质量流量计的信息,请与我们联系。

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