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流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件

2019-11-29 00:15

热式气体质量流量计独有的优良特性

城市污水是城市发展中的产物。大量的污水倾泄入水体和土壤,破坏了水体和土壤的自然生态,使水体物种消失、鱼虾匿迹、变成了臭河死湖,土壤里重金属和有毒物质富集,污染物通过食物链危害我们的身体健康,造成巨大的经济损失,制约了城市社会经济的可持续性发展,使我们不得不开展污水处理工程,改善自己的生存环境。 鼓风曝气是污水处理中的关键参数控制,影响曝气量的参数很多,如进水负荷、污泥泥质等等。溶解氧有滞后性,用溶氧仪自动控制风机开停台数和改变风量,是比较复杂的。而此参数的控制又十分重要,采用先进技术对此控制是必须的,而且曝气控制电耗占污水厂的80%左右,通过控制来降耗也是一种趋势。 1、TF100热式气体质量流量计工作原理 热式气体质量流量计采用热扩散原理,热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术,其典型传感元件包括两个热电阻,一个是速度传感器,一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当这两个RTD 被置于介质中时,其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定的温差,另一个温度传感器用于感应介质温度。流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件的热传递量来计算的。气体速率增加,传感器传递给介质的热量增多,因此需要供给更多的功率,而电子单元加热RTD 的功率与质量流量成一定的对应关系。其关系如公式所示: ρυ=K1 .67………………… 式 中 ρ——流体的密度,Kg/m3; υ——流体的流速,m/h; K——标定的系数; Q——热流量, J/h; △T——温差,℃。 2、技术特点 ,直接气体质量流量检测,与温度、压力无关,无需温度、压力补偿。 ,可配密封球阀,使检修。清洗都可以在生产中进行,不用停产。 ,流速范围在0.5m/s~60m/s之间,特别适用于大管径的工况。 ,探头无移动部件,对介质中颗粒附着影响不敏感。 ,基于分子测量原理能检测微小流量,反应灵敏,显示无死区。 ,没有介质压力损失。

中国化工仪器网 政策法规】10月12日,重庆市质量技术监督局发布了重庆地方规程《家用热式质量》检定规程报批稿,并面向社会各界征求意见。 该检定规程的起草单位有重庆市计量质量检测研究院、重庆前卫克罗姆表业有限责任公司、金卡智能集团股份有限公司、重庆市山城燃气设备有限公司、重庆乔松信息技术有限公司、重庆燃气集团股份有限公司、重庆凯源石油天然气有限责任公司、荣成市宇翔实业有限公司、辽宁思凯科技股份有限公司。 热量式质量燃气表是利用流动的燃气与热源之间热量交换原理,在燃气表内封闭管道中设置热源,根据燃气流过热源时发生的热量变化,得到燃气的质量流量。 该检定规程的编写引用了JJG 577-2012 ;JJG 1132-2017热式气体;JJF 1001 通用计量术语及定义;JJF 1004 流量计量名词术语及定义;JJF 1623-2017热式气体质量流量计型式评价大纲;GB/T 6968 膜式燃气表;GB/T 20727-2006 封闭管道中流体流量的测量热式质量流量计;GB/T 32201-2015 气体流量计等文件。 该检定规程按JJF 1002-2010《国家计量检定规程编写规则》的规定制定,依据并参考JJG 577-2012《膜式燃气表》、JJG 1132-2017《热式气体质量流量计》、JJF 1623-2017《热式气体质量流量计型式评价大纲》、JJF 1001《通用计量术语及定义》、JJF 1004《流量计量名词术语及定义》、GB/T 6968《膜式燃气表》、GB/T 20727-2006《封闭管道中流体流量的测量热式质量流量计》(idt ISO 14511:2001)、GB/T 32201-2015《气体流量计》,结合我国热式质量燃气表的技术水平和行业现状进行制定。本规程的主要技术指标与上述标准基本等效。质量原理可用于体积,与国家检定规程的区别,只适用于10m3/h以下的家用表。 编辑点评流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件的热传递量来计算的,故在水泥行业大管道气体流量测量难度大。 重庆市计量质量检测研究院作为标准主要起草单位,为标准的顺利起草做出了多项技术支撑工作。希望广大业界精英同仁能够不吝投稿,为起草制订《家用热式质量燃气表》做出贡献。 (原标题:重庆《家用热式质量燃气表》地方检定规程报批稿公布)

澳门新濠新天地3559,在化工、石化钢铁、电力、供热和水处理等行业各种流量计应用十分普遍,用于测量各种液体和气体的流量。随着工业领域对流量测量的要求不断提高,在市场上出现了各种新型的流量计,它们根据测量机理冠以不同的修饰术语,如科里奥利、超声波、电磁、涡街流量计等,比起传统的容积式、文丘里管、机械孔板式流量计来,新型流量计有更新颖的特点,在精度、可靠性、重复性、可维护性方面和老式的流量计相比有显著的差异,在这些设备里,易磨损的活动部件很少或根本没有;流量计中大部分都是非侵入式元件,具有更小的压降和更好的安全性;很多仪表西己备有微处理器,能执行自诊断和其他功能,从而能为用户提供实时的反馈和历史数据采集。相对其他行业,各种流量计在水泥工业应用较少,这是由于生产工艺过程中主要介质是物料流和气流,在物料流中则以粉状和颗粒为主,在主工艺流程中液体料流几乎没有,而气流还带有一定的粉尘,并且是在大管道内通过,它给流量测量带来很大的难度。虽然在某些工艺点,如冷却机各室的风量,由于测定的是高压空气流量,管道的口径也不大,一般用传统的文丘里管,通过差压可以测量,但由于测量精度低,流量值仅能作为参考,而且用它来调节风门的开度,恒定风量也较困难,目前一些日产5000吨生产线已不测量高压空气的流量,而是通过测定高压罗茨风机输出的电功率来估算流量。故流量测量过去在水泥行业几乎是一个空白,自动化技术人员往往只知温度、压力、物位等计量传感器。随着水泥生产规模增大、工艺过程不断更新,流量测量和新型流量计也开始在水泥行业应用。早期引进的一些干法水泥生产线,国外公司提出在窑尾出口处和废气处理的大管道中检测气体流量并相应调节有关阀门,曾选用过孔板式流量计、笛形均速管流量计等,但使用过程中难度太大,由于流量测量并不影响水泥的生产,后一直没有使用。随着水泥工艺和规模的不断更新,大型立磨已得到普遍应用,在立磨的工艺流程中,要求测定磨机进出口风量并保持循环风量恒定,如我国出口阿曼的日产3300吨水泥生产线,采用了非凡公司的立磨,在测点一览表中就有此要求,日产3000吨级水泥生产线生料磨的出口风管口径一般在800毫米左右。在流量测量规范中,管道口径大于200毫米就属于大口径流量测量,如用传统的孔板式流量计,在运行中,由于孔板的节流孔锐边磨损、板面沾污,管道积聚凝结灰,在磨损后需要进行更换;孔板流量计还有量程比小、精度低、不可恢复压损大等缺点;对于大口径的管道需要大的法兰,其价格、安装成本和维护也是一个值得关注的问题。另外气体的流量测量受温度、压力的变化而变动,它对气体的流量测量会造成严重的影响,主要表现在精确度和重复性方面;在水泥行业中被测过程气体大多含有粉尘,测量传感器中一般带有小孔,粉尘会容易造成测量传感器的堵塞,故在水泥行业大管道气体流量测量难度大,有许多问题有待解决。随着新型差压式均速管流量计在市场中出现,解决了大管道气体流量的测量的难题,它有着量程比大、精度高、不可恢复压损小的特点,也可通过各种措施以防气体中的粉尘堵塞测量传感器。本文将重点介绍新型差压式均速管流量计的工作原理,基本结构,性能特点和应用等。2.新型流量测量机理用于水泥工艺过程的物料测量。水泥工艺过程中原料、中间成品和最终产品全是固体,而且以颗粒状和粉状物料为主,这些物料的流量测量在水泥工厂是由电子皮带秤和各种固体流量计来实现的,它们既是工艺设备又是自动化设备,但不属于流量仪表。近几年来国外一些公司把新型流量仪表的测量机理,如科里奥利、超声波用于计量称,最典型的例子是德国申克公司用科里奥利力测量流体质量的机理开发的科里奥利称,用它来测量煤粉比起其他煤粉计量称,有结构简单、控制精度高、计量和输送一体化等特点,现已广泛应用在我国水泥行业,国内有些企业也有用科里奥利开发的计量称,但各方面指标多不及申克的产品。3.在辅助流程中采用新型流量计。在水泥工业的辅助流程主要用于提高设备运转率和保护设备,如废气处理流程中增湿喷水是为了增加粉尘的比电阻,从而使电收尘器的效率得以提高。在新型干法水泥厂都设有喷水自动调节回路,在水量控制中各厂设置了电磁流量计,有的还配置了捆绑式超声流量计,起到了很好的监控作用,也使喷水自动调节回路能正常运行。差压式均速管流量计是在上世纪60年代末问世的,它是基于伯努利能量守恒原则和皮托管测速原理发展起来的,所谓皮托管测速实际是测量管道中圆管直径上或矩形管长与宽上几点的流速通过能量守恒原则推算出流量的一种插入式流量仪表,此圆管或菱形管通常也称检测杆,我们常提到的“阿牛巴流量计"实际就是差压式均速管流量计,是一个名称也是一个注册商标。它因其结构简单,装、拆方便,价格低廉及节能等优点,在大于口径为200毫米的管道,在一些行业常作为流量测量的首选仪表作为工况监控,如我国西气东输的世纪工程中,在干线内径为一米的管道上,约50%以上的流量计采用了Emerson公司的均速管流量计。而对于水泥行业特殊的气体状况,我们如要选用差压式均速管流量计,必须要考虑以下几方面:1.提供正确的流量和管道数据。差压式均速管流量计的机械尺寸是根据要安装的管道尺寸量身定制的,其测量范围是根据工艺提供的流量数据计算和标定。我们如要选用时,一定要正确提供给制造商流量数据和管道尺寸,管道尺寸包括外径和壁厚。2.正确选择检测杆。差压式均速管流量计其主要结构是一根插入的检测杆,它有各种形式,其截面形状不一,有圆管或菱形管,近来又推出了翼形、弹头形、T形、Delta形,由于各种形状的检测杆对应了不同的流体理论,水泥厂如确定采用均速管流量计,笔者建议只提供流量数据和管道尺寸,可由制造商根据测定的气流特性来确定检测杆的形式和检测孔的数量和位置。3.要选用高精度的微差压变送器。差压式均速管流量计是根据皮托管测速原理,通过测总静压来推算流量,常用于大口径测气体流量,它产生差压一般都比较小,最小可能只有20-30帕,为此要尽量避免使用引压管,选用高精度的微差压变送器,如3051等,最好的方案是采用均速管、三阀组、差压变送器一体化的直接安装方式,这样不但可以减少使用引压管而引起的泄漏,还可补偿受温度、压力的变化而变动的差压信号失真等问题。如选用多参数变送器一体化的均速管流量计系列ProBar等。4.保证一定的直管段长度。差压式均速管流量计前部管道必须确保有7~9倍管道直径的直管道长度(此数据各资料不一,从3倍到30倍全有),才能使大管道内气体的流速尽量对称分布于轴线,只有这样,仅测几点的流速就能推算流经整个截面的流量,否则大管道内气体的流速分布将会很复杂,流量系数K的波动将会很大,不能保证测量的准确度。但水泥的工艺设计不可能保证很长的直管道,这的确是一矛盾。笔者认为,如确定选用某种形式的均速管流量计,可和供货商商量在保证系统的重复性前提下,尽量缩短直管道,有的报道称,只要测管直径和工艺管径之比小于1/10,前部管道的直管道长度可降到3~4倍。5.重复性和精确度。在水泥厂的自动化系统中,差压式均速管流量计只是在某一工艺点提供信息源的检测环节,它的输出所反映的气体流量信息,并不要求是某一确切值,而应是正确无误地反映流量的变化,如测定磨机进出口风量并不是测定风量的确切值,主要看它在工艺过程中的变化,通过调节以保持风量的恒定。这里要求均速管工作可靠,其输出与流量存在的单值函数关系不随意变化,即重复性较好就可以了。一般来讲直管段达不到要求的情况下,重复性可做到0.5%,而误差就可能超过6%。在自动化系统中作为调节和监控,采用结构简单的差压式均速管流量计就有其优势。6.加装必要的粉尘过滤装置。目前均速管制造厂虽然宣称测量传感器的抗堵塞问题已能解决,但由于水泥工艺特殊情况,笔者还是建议加装必要的附属设备,如粉尘过滤装置等,以确保仪表正常工作。1.随着水泥生产规模增大、工艺过程不断更新,流量测量和新型流量计也开始在水泥行业应用,而且发展的趋势看好。2.在水泥工厂的自动化系统中,如用作调节和监控,则大管道气体流量的测量,可首选差压式均速管流量计。3.由于水泥工艺中大管道气体含粉尘,在选用时务必与差压式均速管制造厂确定“量身定制"和直接安装时每一细节,有些必要的附件一定要在定货中确定。

热式气体质量流量计在购置时就要特别注意设备的可靠性和维修性。因此,要根据测量目的,被测流体的种类、流动状态、测量场所、要求计量精度、测量重要性等测量和要求择合适类型、规格的流量计,并根据使用经验,选择性价比较高的产品。

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热式气体质量流量计加强技术培训,并多与流量计生产厂家的技术、维修人员进行交流,提高流量计购买计划人员的素质,使其了解各种型号流量计适用范围、性价比等;提高流量计日常管理人员的素质,提高地面设计人员的素质,在进行工艺流程设计时就能满足所用流量计的技术安装要求。

热式气体质量流量计在流量计使用中要严格遵守操作规程,加强日常维护,防止非正常劣化,开展预防性定期检查和状态管理,掌握故障征兆,采用有效的维修对策消除隐患,减少意外故障。在流量计送检前,要根据日常计量情况或几个流量计简单比对,明显不合格的流量计就不要送检了,需要更换不合格零件、调整各部件间隙或做其他相应的修理。

热式气体质量流量计由于自身独有的优良特性正被越来越多的用户认可和使用,现已应用在许多气体流量测量场合。但是在这些应用中也存在着许多问题和误区,许多生产厂家不负责任的宣传误导以及产品的质量缺陷使产品使用出现了许多障碍和盲区,造成许多用户对热式气体质量流量计产生误解,有的是盲目的认为热式流量计可以测量所有工况条件下的气体,有的是对热式流量计排斥和反对。本公司这几年致力于推广和宣传热式气体流量计产品,接触了多个国内国外品牌的流量计,也在实际推广中碰到了许多应用问题,积累了大量的案例,在总结这些案例,得到了一些自己的感悟,愿意拿出来和各位朋友分享。

一.正确认识热式气体质量流量计原理

热式气体质量流量计的起源是来自于热线式风速计。铂电热丝的温度与流体流速的变化有一个比例关系:流速越快,带走的热量越多。下面简单说明为什么通过检测热量的变化就能得到气体的质量流量。

公式:H=m×Cp×ΔT

测的热量H,同时固定温度差ΔT,对于固定比热容Cp的气体,就可以直接求得气体的质量流量m。

下面我们在从微观上说明为什么是气体直接质量流量测量。

如图所示,气体分子与加热壁接触完成热传导而带走探针上的热量。由于不同气体分子带走热量的能力不一样,所以在已知气体分子导热能力的情况下,可以通过测量耗散的电功率直接获得流过的气体分子数(气体分子数也就是质量数),从而获得气体的质量流量。

我们将公式:H=m×Cp×ΔT变换一下,可以得到:m=H/Cp×ΔT

其中:m是气体质量流量

H是补偿的电功率大小

Cp是定压比热容,与气体种类有关

ΔT是两探头间的温度差

从上面公式可以引申出两种热式原理:把分母的温度差恒定,通过实时测量气体带走热量H的大小来得到气体的质量流量,这就是目前市场上主流的恒温差热式。如果把分子的热量H恒定,实时测量温度差的大小来得到气体质量流量,就是恒功率热式。

恒温差原理具有非常好的的低流量特性,即使质量流速低到0.1Nm/s都有很好的线性。此外还具有快速响应的能力。恒功率原理可以检测较高的流速变化,在大流速应用场合有非常好的表现力,但低流速特性不如恒温差,其次响应时间相对于恒温差较差。

二.正确认识热式气体质量流量计优异性能

王春燕

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